يحدد تسلسل الأحماض الأمينية التركيب الأساسي للبروتين. ترتبط الأحماض الأمينية ببعضها البعض عن طريق روابط ببتيدية، والتي تتشكل عندما تتفاعل مجموعة الكربوكسيل في حمض أميني واحد مع مجموعة الأمين في حمض أميني آخر. يحدد تسلسل الأحماض الأمينية ترتيب الروابط الببتيدية، والذي بدوره يحدد شكل البروتين وحجمه ووظيفته.
توجد 20 حمضًا أمينيًا فقط في الطبيعة، ولكن يمكن أن تختلف البروتينات في عدد الأحماض الأمينية التي تحتوي عليها، وفي ترتيب هذه الأحماض. على سبيل المثال، يحتوي بروتين الهيموغلوبين، الذي يحمل الأكسجين في الدم، على 574 حمضًا أمينيًا، بينما يحتوي بروتين الإنسولين، الذي ينظم مستويات السكر في الدم، على 51 حمضًا أمينيًا.
يمكن أن تؤدي التغييرات في تسلسل الأحماض الأمينية إلى تغييرات في شكل البروتين ووظيفته. على سبيل المثال، يمكن أن يؤدي استبدال حمض أميني واحد بحمض أميني آخر إلى تغيير في بنية البروتين، مما قد يتسبب في فقدان البروتين لوظيفته.
يحدد الجين الذي يشفر البروتين تسلسل الأحماض الأمينية للبروتين. يتم نسخ الجين إلى RNA، والذي يتم ترجمته إلى سلسلة من الأحماض الأمينية. يتم بعد ذلك طي البروتين إلى شكله ثلاثي الأبعاد، والذي يحدد وظيفته.