負(fù)責(zé)結(jié)締組織強(qiáng)度和屈曲性的胞外纖維狀蛋白質(zhì)。
分布和功能 膠原幾乎占脊椎動(dòng)物總蛋白質(zhì)的1/3，是機(jī)體中最豐富的蛋白質(zhì)。動(dòng)物越大，膠原占蛋白質(zhì)總量的比例也越大。如牛主要就靠皮革、腱、軟骨和骨中堅(jiān)固強(qiáng)韌的膠原連成一個(gè)整體。膠原不僅對(duì)細(xì)胞起到錨定和支持的作用，還為細(xì)胞的生長(zhǎng)提供適宜的微環(huán)境，參與了細(xì)胞的遷移、分化與增殖等生理過(guò)程。
結(jié)構(gòu) 膠原排列成在光學(xué)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(jié)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(jī)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(zhì)組成。原膠原分子頭對(duì)尾地排列成平行束，其頭部沿纖維長(zhǎng)度前后交錯(cuò)，重疊的部分正好說(shuō)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(zhǎng)300納米、厚1.5納米的3條多肽鏈，各含約1000個(gè)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(gòu)成的一種不尋常的共價(jià)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(zhǎng)。
性質(zhì)和應(yīng)用 隨著年齡的增長(zhǎng)，原膠原分子中或其間生成越來(lái)越多的共價(jià)交聯(lián)，使得結(jié)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(jī)械性質(zhì)，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(dǎo)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?xiàng)l件下不溶于水，也不被消化；但在水中煮沸時(shí)，因某些共價(jià)鍵的水解，可轉(zhuǎn)化成可溶多肽的混合物，叫做明膠，用作凝膠食品的基質(zhì)。因必需氨基酸的種類不全，明膠本身的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值很低。肉類之所以嚼不動(dòng)，就是其中結(jié)締組織和血管的膠原造成的，所以肉類必須經(jīng)過(guò)烹調(diào)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(zhuǎn)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(duì)膠原蛋白進(jìn)行相應(yīng)的處理加工，可制成各種醫(yī)用生物材料，廣泛應(yīng)用于創(chuàng)傷和燒傷的修復(fù)、整形和美容、皮膚及神經(jīng)生長(zhǎng)，以及血管瓣膜手術(shù)等。