Proteoglycane, hochmolekulare Zucker-Protein-Verbindungen, die in tierischem Strukturgewebe, wie Knorpel- und Knochengrundsubstanz, vorkommen. P. verleihen der Grundsubstanz und der Gelenkflüssigkeit ihren viskosen und elastischen Charakter und ihre Widerstandsfähigkeit gegen eingedrungene Krankheitserreger. In den P. sind 40-80 saure Mucopolysaccharidketten (Glucosaminoglycane) O-glycosidisch über Serin- oder Threoninreste an ein Proteingerüst gebunden. Im Gegensatz zu den Glycoproteinen hat die prosthetische Gruppe der P. ein hohes M_r von 20-30 kDa, da sie aus zahlreichen (100-1.000) unverzweigten, sich regelmäßig wiederholenden Disaccharideinheiten besteht. Die Disaccharide sind aus Uronsäure oder Galactose und freiem oder mit Schwefelsäure verestertem N-Acetylhexosamin zusammengesetzt. Bei den Chondroitinsulfaten enthält der Molekülteil, der das Polysaccharid und das Protein verknüpft, Xylose O-glycosidisch an Serin gebunden; daran schließen sich zwei Galactosereste an, sowie eine Glucuronsäure, an welche das erste Disaccharid gebunden ist. Im Keratansulfat der Hornhaut ist die Polysaccharidkette an das Protein über einen Glucosaminrest gebunden, der durch eine Glycosylaminbindung mit einer Asparaginseitenkette verknüpft ist. Im Keratansulfat des Knorpelgewebes bestehen die meisten Kohlenhydrat-Protein-Verknüpfungen aus O-glycosidischen Bindungen zwischen N-Acetylglucosamin und der Hydroxylgruppe von Serin oder Threonin.

P. bilden mit Chondroitinsulfat als prosthetischer Gruppe neben Kollagen den Hauptbestandteil der Knorpelgewebe. In der Haut der Säuger findet sich das Proteodermatansulfat und in der Darmschleimhaut proteingebundenes Heparin. Die bei den P. beobachtete Heterogenität ist auf Unterschiede in der Polypeptidkettenlänge sowie auf die Anzahl und Verteilung der angelagerten Polysaccharidketten zurückzuführen. Letztere weisen auch eine Mikroheterogenität hinsichtlich kleinerer Modifikationen in der Kettenlänge und Verteilung der Sulfatreste auf.

P. lassen sich schonend mit 4M Guanidin-HCl-Lösung aus Knorpelgewebe als Grundstruktureinheit (Proteoglycanuntereinheit; S_W = 16S, Sedimentationskoeffizient; M_r 1,6 × 10⁶Da) extrahieren. Im Gewebe liegen P. als Riesenmolekülaggregate (S_W = 70 S und 600 S) vor, die sich durch nichtkovalente Assoziate der Proteoglycanuntereinheiten mit einem Glycoprotein bilden.