Die interessanteste Reaktion der Aminosäuren ist wohl die Reaktion zwischen der Aminogruppe der einen Aminosäure und der Carboxygruppe einer anderen Aminosäure. Diese Reaktion verläuft ähnlich wie die Veresterung, wird jedoch im Körper ausschließlich enzymatisch betrieben.
Die Aminogruppe allein ist nicht nucleophil genug, um das Kohlenstoffatom der Säuregruppe anzugreifen. Es wird daher vermutet, dass in einem Übergangszustand die Aminogruppe eine positive Ladung besitzt und mit dem Kohlenstoff reagiert, während der Sauerstoff der Säuregruppe eine negative Ladung besitzt.
Wie in der unteren Abbildung angedeutet, wird der Sauerstoff der Hydroxidgruppe Wechselwirkungen mit einem Wasserstoff der Aminogruppe ausbilden. Im nächsten Schritt wird sich, analog zur Veresterung, ein Wassermolekül abspalten. Die übrig gebliebene CO-NH-Gruppe bezeichnet man als Peptidbindung.
Wie man in der Abbildung erkennen kann, besitzt das resultierende Dipeptid (ein Peptid aus zwei Aminosäuren) wiederum eine Carboxy- und eine Aminogruppe. Dieselbe Reaktion kann also mit einem weiteren Aminosäuremolekül erneut ablaufen. Man sagt auch: Aminosäuren können polymerisieren. Daher können die Ketten nahezu unendlich lang werden.
Die meisten Polypeptide bestehen aus 100-300 Aminosäuren und werden daher auch Makromoleküle genannt.
Während der Bildung eines Proteins (Proteinbiosynthese) liegt die Polypeptidkette frei in der Zelle vor. Bevor die Polypeptidkette jedoch als Protein funktionsbereit ist, müssen sogenannte Faltstrukturen ausgebildet werden, welche dem Protein seine dreidimensionale Struktur und damit Funktion verleiht. Insgesamt gibt es vier Strukturebenen, die aufeinander aufbauen:
Die Proteine werden generell eher selten abgefragt. Es ist wichtig den Aufbau der Proteinstruktur zu kennen (Primär-, Sekundärstruktur etc.). Dieser wird fast ausschließlich reproduktiv abgefragt. Aufgaben zum Thema Titration, dass in einem nachfolgenden Kapitel behandelt wird, werden oft am Beispiel von Aminosäuren gestellt. Diese fallen beim Erreichen des Isoelektrischen Punktes als weißer Niederschlag aus, da das Zwitter-Ion durch die entgegengesetzten Ladungen und die daraus resultierende höhere Anziehung der Ionen bis hin zum Ionengitter (salzartig) schlechter in Wasser löslich sind.