Hydroxylace je jakýkoli chemický proces, který zavádí jednu nebo více hydroxylových skupin (-OH) do sloučeniny (nebo radikálu) a tím ji oxiduje. V biochemii jsou hydroxylační reakce často usnadňovány enzymy nazývanými hydroxylázy.
Prolin je hlavní reziduum hydroxylované v proteinech, které se vyskytuje na atomu a tvoří hydroxyprolin (Hyp), základní prvek kolagenu, následně nezbytný prvek pojivové tkáně. Hydroxylace Prolinu je také zásadní složkou hypoxické reakce prostřednictvím hypoxií indukovatelných faktorů. V některých případech může být prolin hydroxylován místo na svém atomu. Lysin může být také hydroxylován na svém atomu a tvořit hydroxylysin (Hyl).
Tyto tři reakce jsou katalyzovány velmi velkými, multipodjednotkovými enzymy prolyl 4-hydroxylázou, prolyl 3-hydroxylázou a lysyl 5-hydroxylázou. Tyto reakce vyžadují železo (stejně jako molekulární kyslík a α-ketoglutarát) k provedení oxidace a použití kyseliny askorbové (vitamín C) k navrácení železa do sníženého stavu. Deprivace askorbátu vede k nedostatkům v hydroxylaci prolinu, což vede k méně stabilnímu kolagenu, který se může projevit jako kurděj onemocnění. Vzhledem k tomu, že vitamín C je bohatý na citrusové plody, dostávali britští námořníci vápna k boji proti kurdějím na dlouhých oceánských plavbách; proto se jim říkalo „lymie“.