肌动蛋白纤维束作为一类复杂亚细胞结构,其力学性质在许多基本细胞生理过程中起着至关重要的作用,如在细胞迁移,胞质传输,细胞粘附的调节以及细胞形态的维持等方面。细胞中多种骨架亚结构,如微绒毛,应力纤维,静纤毛,丝状伪足等,均由肌动蛋白纤维束构成。在这些骨架亚结构中,由于纤维束中纤维数目、长度及结合蛋白种类的不同而使其具有各自不同的性质。目前,针对肌动蛋白纤维束的力学性质,人们往往单一地从统计热力学或连续介质力学出发来研究,但是由于肌动蛋白纤维束在微尺度下极其柔韧易受热扰动影响因而具有聚合物的特性,又同时具有有别于经典聚合物分子的复杂束状复合结构,因此为了实现对肌动蛋白纤维束力学性质的精确定量描述,在本文中我们首次建立了将统计热力学理论与连续介质结构力学理论结合的新模型来实现这一目的。在正常的溶液环境中,肌动蛋白纤维束即有整体的低阶模态扰动,每根纤维又具有高阶模态的微小扰动。首先,通过考虑单根纤维微小扰动的影响,我们基于受限空间聚合物理论得到了纤维束的等效杨氏模量。并且研究了当纤维束的横截面为正四边形和正六边形时的拉伸统计热力学行为。发现受拉时,单根纤维的微小热扰动对纤维束整体拉伸刚度有着很大的影响,体现为很强的非线性超弹性性质。其次,通过建立统计热力学与连续介质结构力学耦合的理论模型,我们得到了描述纤维束统计热力学弯曲刚度的纤维束持续长度(Persistence Length)与长度及外加拉力之间的非线性奇异定量依赖关系,体现为随着纤维束长度及外界拉力的增大,持续长度也随之增大,即当束的长度和拉力增大时纤维束会变硬。而对于通常的力学微结构或聚合物分子链,其持续长度为一常数。最后,我们将纤维束看作是一个具有复杂微结构的束状聚合物分子链,通过统计热力学手段研究其力学性质,得到了力与拉伸变形之间的定量依赖关系及等效拉伸刚度。通过与德国Ewin Frey教授小组忽略单一纤维高阶模态热扰动得到的结论比较发现：当纤维间剪切刚度较大时结论基本一致,当剪切刚度较小时也就是当纤维间结合比较松散时表现出了差异性。因此单一纤维的微小扰动对于结合较为松散的纤维束的力学性质有着很大的影响。