A unidade básica duma fibra de colagénio é a molécula de tropocolagénio, uma tripla hélice de três cadeias polipeptídicas, A, B e C, cada uma delas com aproximadamente 1000 resíduos (aqui se mostram 30).

Em cada cadeia (aqui representada com o código de cores CPK) se repete de forma característica a sequência Gly-X-Y, onde X usualmente é prolina e Y usualmente é prolina ou hidroxiprolina.

A hidroxiprolina  forma-se postraduccionalmente ao se hidroxilar a prolina. Na reacção de hidroxilação intervém a vitamina C. Um sintoma do escorbuto, produzido por déficit de tal vitamina, é o enfraquecimento das fibras de colagénio.

A sequência Glicina, ( o resíduo central é neste caso Alanina),  Prolina,  Hidroxiprolina, pode apreciar-se claramente nesta hélice. A estrutura é mais evidente se magnificamos a cadeia e a representamos num  modelo de bolas e varinhas.

Agora, o esqueleto peptídico se representa em cor branca.

A pequena cadeia lateral da Glicina (um átomo de hidrogénio) se dispõe para o interior, permitindo que as três cadeias polipeptídicas formem uma tripla hélice compacta. Os resíduos de Gly das três cadeias (A, B e C) se representam aqui em modelo espacial compacto. Neste exemplo, a tripla hélice é menos compacta no centro, onde um resíduo de alanina substitui a glicina. O metilo da alanina, mais volumoso que o hidrogénio da glicina, impede o empacotamento de as hélices.

As cadeias laterais dos resíduos de prolina e  hidroxiprolina se dispõem para o exterior da tripla hélice, interagindo com o dissolvente.