La prolina comparte muchas propiedades con el grupo alifático.
La prolina formalmente NO es un aminoácido, sino un iminoácido. Sin embargo, se le llama aminoácido. La amina primaria en el carbono α del semialdehído del glutamato forma una base de Schiff con el aldehído que luego se reduce, dando lugar a la prolina.
Cuando la prolina está en un enlace peptídico, no tiene un hidrógeno en el grupo α amino, por lo que no puede donar un enlace de hidrógeno para estabilizar una hélice α o una hoja β. A menudo se dice, de forma inexacta, que la prolina no puede existir en una hélice α. Cuando la prolina se encuentra en una hélice α, la hélice tendrá una ligera curvatura debido a la falta del enlace de hidrógeno.
La prolina se encuentra a menudo al final de la α-hélice o en giros o bucles. A diferencia de otros aminoácidos que existen casi exclusivamente en la forma trans en los polipéptidos, la prolina puede existir en la configuración cis en los péptidos. Las formas cis y trans son casi isoenergéticas. La isomerización cis/trans puede jugar un papel importante en el plegamiento de las proteínas y se discutirá más en ese contexto.
La prolina es el único aminoácido cíclico.