常见的第一个残基，也同时是β片层的边缘链，脯氨酸也常发现于匝数（另一种二级结构）中，且有助于β匝数的形成，尽管具有一个完整的脂肪族侧链，脯氨酸通常暴露于溶剂之外。一排中的多个脯氨酸和/或羟基脯氨酸可以创造一个聚脯氨酸螺旋，聚脯氨酸螺旋是胶原中的主要二级结构，脯氨酸经由脯氨酰羟化酶（或其它添加的吸电子取代基，如氟）的羟基化，显着增加胶原蛋白的构象稳定性。 因此，脯氨酸的羟基化是一个关键生化过程，用以维持高等生物体的结缔组织，严重疾病如败血症，可导致羟基化的缺陷，例如在酶脯氨酰羟化酶中突变或缺乏必要的抗坏血