負責結締組織強度和屈曲性的胞外纖維狀蛋白質。
分布和功能 膠原幾乎占脊椎動物總蛋白質的1/3，是機體中最豐富的蛋白質。動物越大，膠原占蛋白質總量的比例也越大。如牛主要就靠皮革、腱、軟骨和骨中堅固強韌的膠原連成一個整體。膠原不僅對細胞起到錨定和支持的作用，還為細胞的生長提供適宜的微環(huán)境，參與了細胞的遷移、分化與增殖等生理過程。
結構 膠原排列成在光學顯微鏡下可見的纖維，后者又由在電子顯微鏡下可見的微纖維組成。這種微纖維帶有特征性橫紋，并因該結締組織的生物功能不同而排列成不同形式，如膠原纖維在肌腱中排列成平行束，而在皮革中則交織成網(wǎng)。眼角膜的有機物幾乎是純的膠原。膠原含有異常高比例的甘氨酸（約35％）、丙氨酸（約11％）、脯氨酸和少見的羥脯氨酸（后二者加在一起約為21％），而其他的氨基酸含量都很少。膠原纖維由許多叫做原膠原的蛋白質組成。原膠原分子頭對尾地排列成平行束，其頭部沿纖維長度前后交錯，重疊的部分正好說明大多數(shù)膠原纖維橫紋的特征性64納米間隔。X射線衍射分析表明原膠原分子含有長300納米、厚1.5納米的3條多肽鏈，各含約1000個氨基酸殘基。在一些膠原中，這3條鏈的氨基酸序列相同；在另一些膠原中，則其中兩條肽鏈的氨基酸序列相同。3條多肽鏈自身都是左手螺旋而且每圈只含3種氨基酸殘基，它們彼此用氫鍵及由賴氨酸構成的一種不尋常的共價鍵緊密纏繞和交聯(lián)在一起。相鄰的膠原3股螺旋也互相交聯(lián)，因此膠原不能伸長。
性質和應用 隨著年齡的增長，原膠原分子中或其間生成越來越多的共價交聯(lián)，使得結締組織中的膠原微纖維更僵硬，也更脆，從而改變了腱和軟骨的機械性質，易造成骨折和眼角膜混濁不透明。有許多遺傳和環(huán)境因素導致的膠原合成損傷可引起疾病，如成骨不全，缺少維生素C也妨礙膠原的生成。膠原在生理條件下不溶于水，也不被消化；但在水中煮沸時，因某些共價鍵的水解，可轉化成可溶多肽的混合物，叫做明膠，用作凝膠食品的基質。因必需氨基酸的種類不全，明膠本身的營養(yǎng)價值很低。肉類之所以嚼不動，就是其中結締組織和血管的膠原造成的，所以肉類必須經(jīng)過烹調才能食用。貯藏的軟嫩肉制品往往含有能水解膠原中某些肽鍵的植物酶，使之轉變成易于消化的可溶多肽混合物。
根據(jù)臨床要求的不同，對膠原蛋白進行相應的處理加工，可制成各種醫(yī)用生物材料，廣泛應用于創(chuàng)傷和燒傷的修復、整形和美容、皮膚及神經(jīng)生長，以及血管瓣膜手術等。