Os α-aminoácidos são moléculas orgânicas cuja estrutura pode ser representada bidimensionalmente, conforme representada na figura a seguir.
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Nessa estrutura, os grupos R variam para formar os diversos aminoácidos existentes, conforme exemplificado na tabela abaixo.
| grupo R | aminoácido |
| — H | glicina |
| —CH3 | alanina |
| —CH(CH3)2 | valina |
| —CH2CH(CH3)2 | leucina |
| —CH(CH3)CH2CH3 | isoleucina |
| —CH2COOH | ácido aspártico |
 | fenilalanina |
 | tirosina |
Dois aminoácidos podem unir-se por uma ligação peptídica, para formar um dipeptídeo, conforme ilustrado abaixo para o dipeptídeo precursor do aspartame — aditivo alimentar usado como substituto do açúcar.
De acordo com a teoria de repulsão dos pares de elétrons de valência, na estrutura de um aminoácido, o átomo de nitrogênio, o átomo de carbono alfa (vizinho ao carbono carboxílico) e o átomo de carbono carboxílico têm seus ligantes dispostos de acordo, respectivamente, com a geometria
