一级结构是蛋白质分子中氨基酸以肽键连接的顺序,每一种蛋白质分子,都有其特定的氨基酸组成和排列方式,由此就决定了不同的空间结构和功能。蛋白质分子中一级结构关键部位氨基酸的改变,会直接影响其功能,这个关键部位就是蛋白质分子的活性中心。已发现并确认了不下30种类型的胶原蛋白。一般的蛋白质是双螺旋结构,而作为细胞外基质(ECM)的一种结构蛋白,胶原蛋白由三条多肽链构成三股螺旋结构,或称胶原域,即3条多肽链的每条都左旋形成左手螺旋结构,再以氢键相互咬合形成牢固的右手超螺旋结构。胶原特有的左旋a链相互缠绕构成胶原的右手复合螺旋结构,这一区段称为螺旋区段,螺旋区段最大特征是氨基酸呈现(Gly-X-Y)n 周期性排列,其中 x、Y 位置为脯氨酸(PrO)和羟脯氨酸(Hyp),是胶原蛋白的特有氨基酸,约占25%,是各种蛋白质中含量最高的;胶原蛋白中存在的羟基赖氨酸(Hyl)在其它蛋白质中不存在,它不是以现成的形式参与胶原的生物合成,而是从已经合成的胶原的肽链中的脯氨酸(Pro)经羟化酶作用转化来的。而一般陆生哺乳动物蛋白质中羟脯氨酸和焦谷氨酸的含量极微少。