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(一) 肽和肽键的结构
现在公认蛋白质分子中氨基酸连接的基本方式是肽键(peptide bond) $\smiles{C(=O)N}$。这主要有下列一些实验根据：
（1）蛋白质分子中游离 $\alpha-$ 氨基和 $\alpha-$ 羧基是很少的。在蛋白质水解过程中，游离 $\alpha-$ 氨基和 $\alpha-$ 羧基以等摩尔数的数值增加。这表示氨基酸中的 $\alpha-$ 氨基和 $\alpha-$ 羧基在构成蛋白质分子时，参与某种结合，而当蛋白质水解时，这种结合又断开而重新形成 $\alpha-$ 氨基和 $\alpha-$ 羧基。
(2) 某些人工合成的多肽能被水解蛋白质的蛋白酶所水解。更进一步，还发现同样这些蛋白酶不但能够水解肽键，而且也能催化它的逆转，即在氨基酸或多肽之间形成肽键。
(3) 包含$\smiles{C(=O)N}$ 基团的化合物如双缩脲(biuret)${H2N-CO-NH-CO-NH2}$ 能与硫酸铜－氢氧化钠溶液产生双缩脲颜色反应。天然蛋白质也有同样的反应。
(4) 人工合成的多聚氨基酸的 X 射线衍射图案和红外吸收光谱与天然的纤维状蛋白质十分相似。
（5）我国在世界上首次人工合成蛋白质——结晶牛胰岛素的成功，完全证明了蛋白质的肽链结构学说的正确性。
在蛋白质和多肽分子中连接氨基酸残基的共价键除了肽键之外，还有一个较常见的是两个半胱氨酸残基的侧链之间形成的二硫键（disulfide bond），即胱氨酸残基中的二硫键。二硫键也叫做二硫桥（disulfide bridge）。它可以使两条单独的肽链交联起来（链间二硫键），或使一条链的某一部分形成环（链内二硫键）。
最简单的肽由两个氨基酸组成，称为二肽（dipeptide），其中含一个肽键。含3个、4个、5个等氨基酸残基的肽分别称为三肽、四肽、五肽。通常把含几个至十几个氨基酸残基的肽链统称为寡肽（digopeptide），更长的肽链称为多肽（polypeptide）。有的学者把不多于12个残基的肽、直接称二肽、三肽、四肽等，把超过12个而不多于20个残基的称寡肽，含20个以上残基的称为多肽。必须指出，这些术语的差别是不严格的。肽链中的氨基酸由于参加肽键的形成已经不是原来完整的分子，因此称为氨基酸残基（amino acid residue）。多肽链中每一氨基酸单位在形成肽键时丢失一分子水。严格地说每形成一个肽键丢失一分子水，因此丢失的水分子数应比氨基酸残基数少一个。一条多肽链的主链通常在一端含有一个游离的末端氨基，在另一端含有一个游离的末端氨基。这两个游离的末端基团有时连接而成环状肽（cyclic peptide）。肽的命名是根据参与其组成的氨基酸残基来确定的，规定从肽链的$NH_{2}$末端氨基酸残基开始，称为其氨基酸某氨基酸……某氨基酸。例如，具有下列化学结构的五肽命名为丝氨酸甘氨酸酰基酸酰丙氨酸亮氨酸（serylglycyltylrosylailylleucine），简写为Ser-Gly-Tyr-Ala-Leu。应指出，肽链也像氨基酸一样具有极性，通常总是把$NH_{2}$末端氨基酸残基放在左边，COOH末端氨基酸残基放在右边，除特别指明者外。以下举例的五肽丝氨酸残基侧为$NH_{2}$末端（N端），亮氨酸残基侧为COOH末端（C端）。注意，反过来书写的Leu-Ala-Tyr-Gly-Ser是一个不同的五肽。
N端
$ \smiles{[NH3+]C@@HC(=O)NCC(=O)NC@@HC(=O)NC@@HC(=O)NC@@HC(=O)[O-]} $
C端