Prolinilla on monia yhteisiä ominaisuuksia alifaattisen ryhmän kanssa.
Proliini ei muodollisesti ole aminohappo, vaan iminohappo. Siitä huolimatta sitä kutsutaan aminohapoksi. Glutamaatin semialdehydin α-hiilen primaarinen amiini muodostaa aldehydin kanssa Schiffin emäksen, joka sitten pelkistyy, jolloin saadaan proliini.
Kun proliini on peptidisidoksessa, sillä ei ole vetyä α-aminoryhmässä, joten se ei voi luovuttaa vetysidosta vakauttamaan α-kierrettä tai β-arkkia. Usein sanotaan virheellisesti, että proliini ei voi olla α-kierteessä. Kun proliini esiintyy α-kierteessä, kierteessä on pieni mutka vetysidoksen puuttumisen vuoksi.
Proliini esiintyy usein α-kierteen päässä tai kierteissä tai silmukoissa. Toisin kuin muut aminohapot, jotka esiintyvät polypeptideissä lähes yksinomaan trans-muodossa, proliini voi esiintyä peptideissä cis-muodossa. Cis- ja trans-muodot ovat lähes isoenergisiä. Cis/trans-isomerisaatiolla voi olla tärkeä rooli proteiinien taittumisessa, ja sitä käsitellään enemmän tässä yhteydessä.
Proliini on ainoa syklinen aminohappo.