Los compuestos biológicos más importantes son, sin duda alguna, las proteínas. Hay millones de proteínas, tanta variedad que cada ser vivo tiene proteínas propias, distintas de las de cualquier otro ser vivo.
Pero tal diversidad se consigue con apenas una veintena de compuestos: los aminoácidos. Los aminoácidos tienen un grupo amino y un grupo ácido carboxílico en el mismo átomo de carbono, el carbono alfa. La cuarta valencia del carbono alfa se une a distintos radicales y da lugar a los veinte aminoácidos conocidos:
 

Los aminoácidos se unen formando cadenas llamadas polipéptidos y proteínas. Todas las proteínas están formadas por polipéptidos, pero no todos los polipéptidos son proteínas. Para formar polipéptidos, los grupos amino y ácido carboxílico de dos aminoácidos se unen formando un enlace peptídico.