Proteoglicanos são proteínas extracelulares ligadas a glicosaminoglicanos (estruturas que possuem um dos açúcares aminados e normalmente sulfatados). Os glicosaminoglicanos possuem alta quantidade de carga negativa, e por isso acabam atraindo uma nuvem de cátions , onde o mais atraído é o sódio que traz com ele moléculas de água. Essa capacidade dos glicosaminoglicanos de atrair cátions e água, confere aos proteoglicanos a função de dar a matriz extracelular uma característica hidratada. Além disso os proteoglicanos têm a função [[de dar rigidez a matriz, resistindo à compressão e preenchendo espaços. Alguns proteoglicanos ainda podem estar ancorados na membrana , podendo se ligar à fatores de crescimento e a outras proteínas servindo como sinal para as células. Eles também podem formar géis que atuam como um filtro para regular a passagem de moléculas através do meio extracelular, e ainda, podem bloquear, ativar ou guiar a migração celular através da matriz.

São os principais componentes das cartilagens , onde são abundantes. Sua função é atrair água para o tecido. Sua baixa concentração causa redução no volume do tecido cartilaginoso, por ser incapaz de atrair suficientemente água. Deficiência de manganês podem causar este efeito. A importância funcional dos proteoglicanos traduz-se na ligação de várias moléculas de sinalização, como por exemplo o factor de crescimento dos fibroblastos (fgf), cuja ligação provoca a estimulação ou inibição da proliferação de vários tipos de células. Os proteoglicanos também desempenham funções de ligação e regulação de enzimas proteolíticas e de inibidores de proteases, assim como regulam a actividade de proteínas segregadas e as protegem da degradação proteolítica

Há uma deficiência genética denominada Nanomelia, que reduz a menos de 5% a concentração de proteoglicanos na matriz extracelular do indivíduo.Como a maior parte dos ossos é formada por ossificação endocondral- reposição de tecido tecido conjuntivo ósseo onde havia conjuntivo cartilaginoso- tal doença causa má formação do esqueleto no paciente, podendo provocar sua morte.