Mikrotubuli sind faserige hohle Stäbchen, die in erster Linie dazu dienen, die Zelle zu stützen und zu formen. Sie fungieren auch als Routen, auf denen sich Organellen im gesamten Zytoplasma bewegen können. Mikrotubuli kommen typischerweise in allen eukaryotischen Zellen vor und sind Bestandteil des Zytoskeletts sowie von Zilien und Flagellen. Mikrotubuli bestehen aus dem Protein Tubulin.
Mikrotubuli spielen eine große Rolle bei der Bewegung in einer Zelle. Sie bilden die Spindelfasern, die während der Mitosephase des Zellzyklus die Chromosomen manipulieren und trennen. Beispiele für Mikrotubulusfasern, die die Zellteilung unterstützen, umfassen polare Fasern und Kinetochorfasern.
Mikrotubuli bilden auch Zellstrukturen, die als Centriolen und Astern bezeichnet werden. Beide Strukturen kommen in tierischen Zellen vor, aber nicht in Pflanzenzellen. Centriolen bestehen aus Gruppierungen von Mikrotubuli, die in einem 9 + 3-Muster angeordnet sind. Astern sind sternförmige Mikrotubuli-Strukturen, die sich während der Zellteilung um jedes Zentriolenpaar bilden. Centrioles und Astern helfen, die Anordnung der Spindelfasern zu organisieren, die die Chromosomen während der Zellteilung bewegen. Dies stellt sicher, dass jede Tochterzelle nach Mitose oder Meiose die richtige Anzahl von Chromosomen erhält. Centriolen setzen sich auch aus Zilien und Flagellen zusammen, die die Zellbewegung ermöglichen, wie in Spermien und Zellen gezeigt wird, die die Lunge und den weiblichen Fortpflanzungstrakt auskleiden.
Die Zellbewegung wird durch das Zerlegen und Wiederherstellen von Aktinfilamenten und Mikrotubuli erreicht. Aktinfilamente oder Mikrofilamente sind feste Stäbchenfasern, die Bestandteil des Zytoskeletts sind. Motorproteine wie Myosin bewegen sich entlang der Aktinfilamente und lassen die Zytoskelettfasern nebeneinander gleiten. Diese Aktion zwischen Mikrotubuli und Proteinen erzeugt eine Zellbewegung.