Mikrofilamente befinden sich in Zellen und sind winzige Stränge aus einem Protein namens Aktin. Sie werden manchmal als Aktinfilamente oder dünne Filamente bezeichnet und tragen zur Unterstützung der Zellstruktur oder des Zytoskeletts bei. Darüber hinaus sind Mikrofilamente an der Veränderung der Zellform, Zellbewegung und Teilung beteiligt. Im Muskel sind Mikrofilamente zusammen mit dicken Filamenten aus Myosin-Protein angeordnet und ermöglichen zusammen die Muskelkontraktion.
Eukaryontische Zellen, die in Tieren und Pflanzen vorkommen, enthalten im Allgemeinen Mikrofilamente. Sie sind in der Substanz enthalten, die die Zelle ausfüllt, dem Zytoplasma. Jedes Mikrofilament besteht aus vielen winzigen Molekülen eines Proteins namens Aktin, das in der Zelle hergestellt wird. Die einzelnen Aktinmoleküle sind gerundet und zu langen Ketten zusammengestrandet. Zwei lange Ketten verdrehen sich zu einer langgestreckten Spirale, der sogenannten Helix, und es entsteht ein Mikrofilament mit einem Durchmesser von etwa fünf Nanometern.
In der Zelle finden sich Mikrofilamente normalerweise um die Peripherie herum, direkt unter der äußeren Oberfläche. Hier können sie die Form der Zelle regulieren und auf Veränderungen in der Umgebung reagieren. Die dünnen Filamente spielen eine Rolle bei der Bildung winziger Vorsprünge von der Zelloberfläche, die als Mikrovilli bekannt sind. Sie können auch einen größeren Vorsprung bilden, der es einer Zelle ermöglicht, sich amöbenartig über eine Oberfläche zu bewegen. Mikrofilamente sind auch daran beteiligt, die Oberfläche einiger Immunzellen zu erweitern, um unerwünschte Substanzen einzuhüllen.
Im Muskel verbinden sich Aktinfilamente mit Myosinfilamenten auf eine Weise, die den Muskeln ihre Kraft und Kontraktionsfähigkeit verleiht. Die Myosinfilamente werden zu sogenannten dicken Filamenten mit einem Durchmesser von etwa 15 Nanometern gebündelt. Über die Länge einer Muskelfaser sind abwechselnd Stapel dicker Filamente und Stapel dünner Filamente angeordnet, deren Enden sich leicht überlappen. Während der Muskelkontraktion werden Verbindungen zwischen den dünnen und dicken Filamenten hergestellt und unterbrochen, wodurch die Filamente in einer ratschenartigen Bewegung aneinander vorbeigleiten.
Da die eukaryotischen Zellen bei Tieren auf Mikrofilamente angewiesen sind, um normal zu funktionieren, produzieren einige Pilze und Pflanzen Gifte, um sie zu bekämpfen, um sie vor dem Verzehr zu schützen. Viele der Toxine in solchen Giften wirken, indem sie an Aktinmoleküle binden und die Produktion und das Verhalten von Mikrofilamenten stören. Ein Beispiel ist das Phalloidin-Gift, das in Todeskappen-Pilzen vorkommt, und es wurde vermutet, dass der Verzehr großer Mengen rohen Fleisches dazu beitragen kann, der Wirkung dieses Toxins entgegenzuwirken, indem es viel zusätzliches Aktin liefert, an das das Phalloidin binden kann.