Τα πεπτίδια είναι βιολογικά πολυμερή που σχηματίζονται από τη σύνδεση αμινοξέων, τα βασικά στοιχεία των οποίων είναι ο άνθρακας (C), το υδρογόνο (Η), το οξυγόνο (Ο) και το άζωτο (Ν). Ο όρος «αλληλουχία πεπτιδίου» αναφέρεται στη σειρά με την οποία συνδέονται τα αμινοξέα. Τα πεπτίδια είναι πολύ σημαντικά στα ζωντανά συστήματα και συνδυάζονται για να σχηματίσουν πολύ μεγαλύτερες αλυσίδες που ονομάζονται πρωτεΐνες. Αν και υπάρχουν πολλές ποικιλίες βιολογικών πεπτιδίων, τα περισσότερα από αυτά αποτελούνται από μόλις 20 αμινοξέα. Οι πρωτεΐνες εκτελούν μια σειρά βιολογικών λειτουργιών, συμπεριλαμβανομένων ως ενζύμων και στη δομή των κυτταρικών τοιχωμάτων στα φυτά και των μεμβρανών στα ζωικά κύτταρα.
Τα αμινοξέα ονομάζονται έτσι επειδή έχουν ομάδες αμίνης (-NH2) και καρβοξυλικού οξέος (-CO2H). Τα περισσότερα από τα αμινοξέα που βρίσκονται σε βιολογικά συστήματα έχουν τον γενικό τύπο R-CH(NH2)-CO2H, όπου το R είναι μια σειρά ομάδων. Η μεταβαλλόμενη δομή του R είναι αυτή που επηρεάζει τη δομή και τις ιδιότητες των πεπτιδίων και των πρωτεϊνών.
Η σύνθεση πεπτιδίων συμβαίνει όταν η αμινομάδα ενός αμινοξέος αντιδρά με την ομάδα καρβοξυλικού οξέος σε ένα άλλο αμινοξύ. Το αποτέλεσμα είναι ο σχηματισμός μιας αμιδικής ομάδας δομής -N(H)-CO- όπου ο δεσμός αζώτου προς άνθρακα ονομάζεται πεπτιδικός δεσμός. Η αντίδραση μπορεί να λάβει χώρα οποιεσδήποτε φορές για να σχηματιστεί μια πεπτιδική αλληλουχία διαφορετικών λειτουργικών ομάδων, καθεμία από τις οποίες διασπείρεται από μια αμιδική ομάδα.
Τα πεπτίδια και οι πρωτεΐνες έχουν διαφορετικά επίπεδα δομής. Η δομή της πρωτογενούς πρωτεΐνης είναι η σειρά με την οποία βρίσκονται τα αμινοξέα. αυτή είναι η πεπτιδική του αλληλουχία. Οι λειτουργικές ομάδες στην πρωτεΐνη αλληλεπιδρούν μεταξύ τους για να την τραβήξουν σε ένα σχήμα. Οι επιμέρους στροφές και στροφές ενός πεπτιδίου ονομάζονται δευτερογενής δομή του. Το συνολικό του σχήμα, το καθαρό αποτέλεσμα όλων αυτών των ανατροπών και στροφών, είναι η τριτοταγής δομή του πεπτιδίου.
Οι βιοχημικές ιδιότητες των πρωτεϊνών ή των πεπτιδίων εξαρτώνται από την τριτοταγή δομή. Όπως συμβαίνει με όλα τα χημικά, οι πρωτεΐνες θα λάβουν το πιο ενεργειακά ευνοϊκό σχήμα. Αυτό το σχήμα οφείλεται στις ελκτικές και απωστικές δυνάμεις μεταξύ των ομάδων στα μεμονωμένα αμινοξέα. Επομένως, η τριτοταγής δομή οφείλεται στην πρωτογενή δομή, που σημαίνει ότι η συναγωγή της πεπτιδικής αλληλουχίας μιας συγκεκριμένης πρωτεΐνης θα εξηγήσει τελικά τις ιδιότητές της.
Η επεξεργασία της πεπτιδικής αλληλουχίας μιας πρωτεΐνης έχει εφαρμογές στο σχεδιασμό φαρμακευτικών προϊόντων. Πολλές βιολογικές διεργασίες εξαρτώνται από τις δράσεις των πρωτεϊνών και τα φάρμακα συχνά λειτουργούν είτε αντιγράφοντας είτε εμποδίζοντας τη δράση αυτών των πρωτεϊνών. Η κατανόηση της συμπεριφοράς των πρωτεϊνών θα μπορούσε να οδηγήσει στον σχεδιασμό πιο αποτελεσματικών φαρμάκων. Για το λόγο αυτό, το τμήμα έρευνας και ανάπτυξης μιας φαρμακευτικής εταιρείας έχει συνήθως μια βιβλιοθήκη πεπτιδίων ή έναν κατάλογο πεπτιδίων που θα χρησιμοποιήσει στην αναζήτηση νέων φαρμάκων.