Οι πεπτιδικοί δεσμοί είναι ένας τύπος ομοιοπολικού δεσμού που βρίσκεται μόνο μέσα σε μόρια πρωτεΐνης. Αυτοί οι δεσμοί ενώνουν τα αμινοξέα για να δημιουργήσουν πεπτιδικές αλυσίδες, οι οποίες στη συνέχεια ενώνονται μεταξύ τους για να σχηματίσουν πρωτεΐνες. Οι ομοιοπολικοί δεσμοί σχηματίζονται όταν ένα άτομο μέσα σε ένα μόριο μοιράζεται ένα, δύο ή τρία ηλεκτρόνια με ένα άτομο από ένα άλλο μόριο. Αυτοί οι τύποι ομολόγων είναι ισχυροί και μπορεί να είναι δύσκολο να σπάσουν.
Όλες οι πρωτεΐνες αποτελούνται από αλυσίδες αμινοξέων που συνδέονται μεταξύ τους με έναν πολύ συγκεκριμένο τρόπο. Τα περισσότερα αμινοξέα έχουν μία καρβοξυλομάδα (-COOH) στη μία πλευρά και μια αμινομάδα (-NH2) στην άλλη. Τα παρακείμενα αμινοξέα μπορούν να σχηματίσουν έναν πεπτιδικό δεσμό όταν η καρβοξυλομάδα του ενός οξέος ενωθεί με την αμινομάδα του άλλου.
Όταν σχηματίζονται πεπτιδικοί δεσμοί μεταξύ αμινοξέων, ένα μόριο νερού χάνεται. Αυτός ο τύπος αντίδρασης ονομάζεται αντίδραση συμπύκνωσης. Το μόριο νερού (H2O) δημιουργείται από την απώλεια ενός υδροξυλίου (-ΟΗ) από την καρβοξυλομάδα και ενός ατόμου υδρογόνου (Η) από την αμινομάδα. Το γεγονός ότι όλα τα αμινοξέα συνδέονται μαζί με αυτόν τον τρόπο είναι ένας από τους παράγοντες που καθορίζουν το σχήμα της πρωτεΐνης που παράγεται.
Μεμονωμένοι πεπτιδικοί δεσμοί εμφανίζονται μεταξύ κάθε ζεύξης αμινοξέων. Οι πρωτεΐνες ονομάζονται επίσης πολυπεπτίδια καθώς συχνά αποτελούνται από δεκάδες και ακόμη και εκατοντάδες αμινοξέα που έχουν ενωθεί μεταξύ τους σε πεπτιδικές αλυσίδες. Αυτό σημαίνει ότι οι πρωτεΐνες περιέχουν πολλούς πεπτιδικούς δεσμούς.
Για να σπάσει ένας πεπτιδικός δεσμός, πρέπει να συμβεί μια αντίδραση υδρόλυσης – το αντίθετο μιας αντίδρασης συμπύκνωσης. Οι αντιδράσεις υδρόλυσης λαμβάνουν χώρα κατά τη διάσπαση των πρωτεϊνών σε πεπτιδικές αλυσίδες ή πεπτιδίων σε μεμονωμένα αμινοξέα. Στην υδρόλυση, ένα μόριο νερού προστίθεται στον πεπτιδικό δεσμό, προκαλώντας τη διάσπαση του νερού. Η υδροξυλομάδα (-ΟΗ) προσκολλάται στην καρβοξυλομάδα του ενός αμινοξέος και το άτομο υδρογόνου (Η) προσκολλάται στην αμινομάδα του άλλου.
Οι πεπτιδικοί δεσμοί είναι εξαιρετικά σταθεροί, πράγμα που σημαίνει ότι είναι δύσκολο να σπάσουν. Αυτό έχει ιδιαίτερη σημασία για τις πρωτεΐνες, καθώς παίζουν ζωτικό ρόλο στις περισσότερες μορφές ζωής. Για παράδειγμα, οι πρωτεΐνες που ονομάζονται ένζυμα ελέγχουν σχεδόν όλες τις χημικές αντιδράσεις μέσα στα έμβια όντα. Επίσης, το σχήμα μιας πρωτεΐνης είναι ζωτικής σημασίας για το πόσο καλά λειτουργεί αυτή η πρωτεΐνη. Η σειρά των αμινοξέων που αποτελούν την πρωτεΐνη, καθώς και η ισχύς των πεπτιδικών δεσμών, είναι παράγοντες που καθορίζουν και διατηρούν το σχήμα κάθε συγκεκριμένου τύπου πρωτεΐνης.