肌球蛋白分子能夠尾部對尾部地聚集，然后平行排列成肌原纖維的粗絲，分子的頭部伸出粗絲的表面，形成與細絲聯結的“橫橋”。在橫紋肌的肌原纖維中兩個肌球蛋白分子頭部間的距離是14.3納米，而頭部在粗絲上分布的周期是42.9納米。這是粗絲面向同一方向的兩個頭部之間的間距。
平滑肌的肌球蛋白其大小和形狀和骨骼肌的肌球蛋白十分相似，但化學性質有一些差異。平滑肌的肌球蛋白只有兩種分子量各為2萬和1.6萬的輕鏈，抗蛋白水解酶水解的能力也較強。在相同條件下，由肌動蛋白或二價鈣離子活化的ATP酶活力均比骨骼肌的肌球蛋白為低。平滑肌的肌球蛋白本身具有鈣離子調節的肌動球蛋白反應的功能，而在骨骼肌中這一調節功能是由肌鈣蛋白來完成的。實驗證明，這一調節功能和平滑肌肌球蛋白的一個分子量為2萬的輕鏈磷酸化有關。
肌動蛋白 肌原纖維中含量（20%）僅次于肌球蛋白的一種收縮蛋白質，它和原肌球蛋白，肌鈣蛋白等主要調節蛋白質構成肌原纖維的細絲。肌肉的收縮主要依靠粗細絲之間的相互滑動而實現的。
肌動蛋白有兩種形態，一種稱球狀或單體肌動蛋白（G-actin），另一種是由單體肌動蛋白聚合而成的纖維狀肌動蛋白（F-actin）。單體肌動蛋白分子直徑約5.5納米，略呈梨形，分子量為4.3萬。兔骨骼肌的肌動蛋白是由374個氨基酸殘基構成的一條肽鏈，其一級結構已經測定。纖維狀肌動蛋白具有雙螺旋構造，13個單體形成36毫微米的半螺距。
由單體肌動蛋白聚合成纖維狀肌動蛋白時，需要一定的鹽離子濃度。在KC1濃度達到20毫摩爾以上時，單體聚合，鹽離子最適濃度是50～100毫摩爾。聚合速度依賴于肌動蛋白的濃度，約與濃度的立方成正比。單體肌動蛋白在聚合時先形成一種三聚體的中間產物，然后以此為核心迅速增長。單體肌動蛋白的濃度下降到某一濃度時，即使有鹽存在，單體也不會聚合，這個濃度稱為臨界濃度，它和溶液中的離子強度關系很大。
不同種屬的肌動蛋白一級結構變化很小。例如兔、牛、雞的骨骼肌的肌動蛋白的氨基酸順序完全相同；魚類的肌動蛋白從目前了解的55個氨基酸順序中，和兔骨骼肌相比也只有3～5個氨基酸不同；牛的骨骼肌和心肌二者的肌動蛋白的差別也僅是第298位與375位兩個地方。平滑肌的肌動蛋白與骨骼肌有很不相同，在低離子強度時具有較高的溶解度。