Una miofibrilla è costituita da una ripetizione longitudinale di unità funzionali contrattili note come sarcomeri. Un sarcomero è la porzione di miofibrilla compresa tra due linee Z, lunga 2-3 µm. La linea Z è una stretta banda trasversale elettrondensa visualizzabile al microscopio elettronico, così chiamata perché ha un caratteristico aspetto zigrinato. Sulla linea Z si attaccano i filamenti di actina, cioè i filamenti sottili, in modo che quelli provenienti da due sarcomeri adiacenti si arrestano ai margini della linea Z e ciascun filamento sottile è collegato a quattro filamenti del sarcomero contiguo tramite i filamenti Z, formati da α-actinina, una proteina filamentosa di 103 KDa. I filamenti Z quindi delimitano una piramide a base quadrangolareil cui apice è l'estremità di un filamento sottile di uno dei due sarcomeri, e la base corrisponde all'estremità di quattro filamenti sottili dell'altro sarcomero. Durante la contrazione le linee Z si avvicinano al centro del sarcomero. All'interno di un sarcomero vi sono quindi due serie di filamenti sottili a polarità opposta. I filamenti spessi di miosina si trovano tra un filamento sottile e quello sottostante e costituiscono la porzione centrale del sarcomero. Le porzioni distali dei filamenti spessi sono circondate da sei filamenti di actina collocati agli angoli di un ideale esagono, con il filamento spesso al centro. Nella porzione centrale del sarcomero, tuttavia, non vi sono filamenti sottili, ma solo filamenti spessi (la distanza tra un filamento spesso e il soprastante o sottostante in ogni caso non cambia). La disposizione dei filamenti sottili, dei filamenti spessi e di alcune proteine ad essi associati determinano nel sarcomero la formazione di bande e linee distinguibili al microscopio elettronico (e alcune di esse anche al microscopio ottico), tra queste è compresa la linea Z. Le altre sono: