毛、爪等のほか、洞角、爬虫類や鳥類の鱗などをといった角質組織において、上皮細胞は硬質ケラチンと呼ばれる特殊なケラチンから成る中間径繊維で満たされて死に、硬化する。硬質ケラチンは水をはじめとして多くの中性溶媒に不溶で、蛋白質分解酵素の作用も受けにくい性質を持っている。これは、ケラチンの特徴であるシスチン含有量の高い（羊毛で約１１％）アミノ酸組成に起因している。ペプチド鎖（多数のアミノ酸が鎖状に結合したケラチンの主構造）はシスチンに由来する多くのジスルフィド結合（Ｓ−Ｓ結合）で網目状に結ばれている。
粘膜などの角質化しない上皮細胞においてもケラチンは中間径繊維の構成蛋白質として重要な役割を果たしており、上皮組織のシート状構造はケラチン繊維によって機械的強度を保っている。
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