主要由肌球蛋白（myosin）和肌動蛋白（actin）組成。心肌細胞肌原纖維由若干肌節（sarcomere）連接而成，肌節是心肌舒縮的基本單位，主要由粗、細兩種肌絲組成。粗肌絲（相當于肌節的暗帶區）的主要成分是肌球蛋白，分子量約500000，全長約150nm，它的一端游離形成橫橋（cross-bridge），其頂端呈球狀膨大具有ATP酶活性，可分解ATP，供肌絲滑動所需。細肌絲（相當于肌節的明帶區）主要成份是肌動蛋白，分子量47000，呈球形，互相串聯成雙螺旋的細長纖維。肌動蛋白上有特殊的"作用點"，可與球蛋白的橫橋形成可逆結合。肌動蛋白和肌球蛋白是心肌舒縮活動的物質基礎。在病理因素作用下，其功能可發生障礙，結構可被破壞，例如：缺血、缺氧或有毒物質可使其變性，功能喪失。過度肥大心肌肌球蛋白頭部的ATP酶活性降低，導致心肌能量利用障礙。