Alaniini on aminohappo; nämä ovat proteiinien rakennuspalikoita. Kaikilla aminohapoilla on identtinen perusrakenne, mutta niillä on yksittäisiä osia kiinni tässä perusrakenteessa. Alaniinin tapauksessa tämä osa on yksi yksinkertaisimmista kaikista aminohapoista, ja siinä on vain yksi hiili- ja kolme vetyatomia. Alaniinin rakenteen tarkka ulkonäkö voi vaihdella sen mukaan, esiintyykö alaniini luonnossa vai tuotetaanko se synteettisesti.
Kokonaisuudessaan alaniini sisältää 13 eri atomia. Tämä sisältää seitsemän vetyä, kolme hiiltä ja kaksi happea yhdessä yhden typen kanssa. Suurin osa alaniinin rakenteesta koostuu peruskokoelmasta, joka on yhteinen kaikille aminohapoille. Luonnossa esiintyy 20 aminohappoa, ja jokainen niistä vaihtelee vain yhdessä rakenteen osassaan, joka tunnetaan nimellä R-ryhmä.
Aminohappoemäsrakenne pyörii yhden hiiliatomin ympärillä molekyylin keskellä. Tähän on tarttunut kolme eri osaa, joita kutsutaan aminoryhmäksi, karboksyylihapporyhmäksi ja yksinäiseksi vetyksi. Aminoryhmä sisältää kolme vetyatomia ja yhden typpiatomin, kun taas karboksyylihapporyhmä sisältää yhden hiilen ja kaksi happea. Yksinäinen vety on keskushiilen vieressä; kaksi muuta ryhmää sijaitsevat vaakatasoa pitkin, hiili ja vety keskellä.
Jos alaniinin rakenne eroaa muista aminohapoista, se on R-ryhmä. Yhdestä hiilestä ja kolmesta vedystä koostuva R-ryhmä on melko yksinkertainen verrattuna useimpiin muihin aminohappoihin. Tämän rakenteen vuoksi alaniini on neutraali molekyyli, jolla ei ole vahvaa negatiivista tai positiivista sähköistä vuorovaikutusta muiden molekyylien kanssa. R-ryhmä sijaitsee kohtisuorassa muiden komponenttien vaakatasoon nähden.
Kiraalisuus on tärkeä käsite aminohapporakenteen käsittelyssä. Tätä käsitettä voidaan kuvata kahdeksi kemiallisesti identtiseksi molekyyliksi, jotka ovat toistensa peilikuvia. Mitä tulee alaniinin rakenteeseen, peilikuva voi syntyä, kun keskihiileen tarttuneet ryhmät vaihdetaan hiilen toiselle puolelle. Ihmisen kädet, joilla on identtiset komponentit, mutta ilmeiset rakenteen erot, voivat havainnollistaa tätä. Jokainen peilikuva tunnetaan L-isomeerinä tai R-isomeerinä, kuten vasen tai oikea käsi.
Luonnossa esiintyy vain alaniinin L-isomeeriä, mutta kun ihmiset synteettisesti tuottavat alaniinia, voi esiintyä myös R-isomeeriä. Oikeakätiset alaniinimolekyylit eivät kuitenkaan ole hyödyllisiä proteiinien luomisessa eläimille, koska solukoneisto tunnistaa vain L-isomeerin. Tieteelliset tekniikat voivat tunnistaa näytteessä olevien L- tai R-isomeerien läsnäolon tavalla, jolla ne ohjaavat valonsäteitä.