负责结缔组织强度和屈曲性的胞外纤维状蛋白质。
分布和功能 胶原几乎占脊椎动物总蛋白质的1/3，是机体中最丰富的蛋白质。动物越大，胶原占蛋白质总量的比例也越大。如牛主要就靠皮革、腱、软骨和骨中坚固强韧的胶原连成一个整体。胶原不仅对细胞起到锚定和支持的作用，还为细胞的生长提供适宜的微环境，参与了细胞的迁移、分化与增殖等生理过程。
结构 胶原排列成在光学显微镜下可见的纤维，后者又由在电子显微镜下可见的微纤维组成。这种微纤维带有特征性横纹，并因该结缔组织的生物功能不同而排列成不同形式，如胶原纤维在肌腱中排列成平行束，而在皮革中则交织成网。眼角膜的有机物几乎是纯的胶原。胶原含有异常高比例的甘氨酸（约35％）、丙氨酸（约11％）、脯氨酸和少见的羟脯氨酸（后二者加在一起约为21％），而其他的氨基酸含量都很少。胶原纤维由许多叫做原胶原的蛋白质组成。原胶原分子头对尾地排列成平行束，其头部沿纤维长度前后交错，重叠的部分正好说明大多数胶原纤维横纹的特征性64纳米间隔。X射线衍射分析表明原胶原分子含有长300纳米、厚1.5纳米的3条多肽链，各含约1000个氨基酸残基。在一些胶原中，这3条链的氨基酸序列相同；在另一些胶原中，则其中两条肽链的氨基酸序列相同。3条多肽链自身都是左手螺旋而且每圈只含3种氨基酸残基，它们彼此用氢键及由赖氨酸构成的一种不寻常的共价键紧密缠绕和交联在一起。相邻的胶原3股螺旋也互相交联，因此胶原不能伸长。
性质和应用 随着年龄的增长，原胶原分子中或其间生成越来越多的共价交联，使得结缔组织中的胶原微纤维更僵硬，也更脆，从而改变了腱和软骨的机械性质，易造成骨折和眼角膜混浊不透明。有许多遗传和环境因素导致的胶原合成损伤可引起疾病，如成骨不全，缺少维生素C也妨碍胶原的生成。胶原在生理条件下不溶于水，也不被消化；但在水中煮沸时，因某些共价键的水解，可转化成可溶多肽的混合物，叫做明胶，用作凝胶食品的基质。因必需氨基酸的种类不全，明胶本身的营养价值很低。肉类之所以嚼不动，就是其中结缔组织和血管的胶原造成的，所以肉类必须经过烹调才能食用。贮藏的软嫩肉制品往往含有能水解胶原中某些肽键的植物酶，使之转变成易于消化的可溶多肽混合物。
根据临床要求的不同，对胶原蛋白进行相应的处理加工，可制成各种医用生物材料，广泛应用于创伤和烧伤的修复、整形和美容、皮肤及神经生长，以及血管瓣膜手术等。