머리카락은 케라틴(keratin)이라는 강력한 단백질의 구조로 구성되어 있다. 손톱과 피부의 바깥 레이어(표피)를 만드는 단백질도 같은 종류의 케라틴이다. 머리카락의 단면은 대부분을 차지하는 피질형태의 모피질(cortex)이 있고, 그 중심에 모수질(medulla)이 있으며, 모수질의 바깥쪽에서 비늘형태로 둘러싸고 있는 모표피(cuticle)의 3 개 층으로 구성되어 있다. 모피질은 섬유질 등의 피질형태로 머리카락의 중앙 대부분을 구성하며, 각 피질에는 섬유 가닥들이 즐비한다. 이러한 각질 섬유는 저유황 케라틴(keratins)으로 만들어지고, 각각의 피질 내에 섬유의 묶음으로 압축된다. 피질은 머리카락의 탄력과 색깔의 특별한 질감을 제공하는데, 머리카락이 뿌리에서 자랄 때 머리카락의 색상을 나타내는 멜라닌 안료 과립이 생산되어 이 과립에 따라 머리털의 색깔과 질감이 결정된다.

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