Glikozylacja protrombiny zachodzi w wątrobie i determinowana jest udziałem witaminy K.
Szczególna rola protrombiny w krzepnięciu krwi mały|prawo|360px|Kaskada krzepnięcia krwi Krzepnięcie krwi zapoczątkowuje uwolnienie z obumarłej tkanki tromboplastyny, lipoproteidu, który reaguje z jonami wapniowymi, czynnikiem płytkowym 3 i kilku białkami osocza (proakceleryną i prokonwertyną) i wytwarza protrombinazę, enzym katalizujący pierwszy etap krzepnięcia krwi. Katalizuje reakcję, w której nieaktywna protrombina, globulina osocza powstała w wątrobie, zostaje rozdzielona na kilka elementów - jednym z nich jest trombina. Reakcja ta wymaga również kationów wapniowych. Ostatecznie trombina działa jako enzym proteolityczny i odszczepia dwa peptydy z białka fibrynogenu. W wyniku tej reakcji powstają monomery fibryny, które polimeryzują w długie, nierozpuszczalne włókienka, czyli fibryny. Tworzą one sieć, która zatrzymuje erytrocyty, leukocyty oraz płytki krwi (trombocyty), tworząc skrzep.