粗肌丝主要由 肌球蛋白组成。肌球蛋白是一种形状如豆芽状的蛋白质，其结构分为头部和杆部。在粗肌丝中，肌球蛋白的杆部平行交错排列组成粗肌丝的主干，而每个肌球蛋白分子的球状头部则分布在粗肌丝的两端，形成横桥。这些横桥在肌肉收缩过程中起着至关重要的作用，通过ATP的水解产生力量，使肌纤维缩短，从而产生运动。
虽然肌动蛋白也是肌肉纤维的重要组成部分，但它主要存在于细肌丝中，与粗肌丝的构成不同。原肌球蛋白和肌钙蛋白则主要与细肌丝的结构和功能相关，不直接参与粗肌丝的组成。
因此，粗肌丝的主要成分是肌球蛋白，其特定的结构和排列方式使得粗肌丝能够在肌肉收缩中发挥关键作用。