Mikrotubuly sú vláknité, duté tyče, ktoré slúžia predovšetkým na podporu a tvarovanie bunka. Fungujú tiež ako trasy, po ktorých organely sa môže pohybovať v cytoplazme. Mikrotubuly sa zvyčajne nachádzajú vo všetkých eukaryotických bunkách a sú súčasťou cytoskeletu, rovnako ako ciliá a bičíky. Mikrotubuly sú zložené z proteínového tubulínu.
Mikrotubuly hrajú obrovskú úlohu pri pohybe v bunke. Tvoria vretenové vlákna, ktoré manipulujú a oddeľujú chromozómy v priebehu mitosis fáza bunkový cyklus. Príklady vlákien mikrotubulov, ktoré pomáhajú pri delení buniek, zahŕňajú polárne vlákna a vlákna kinetochore.
Mikrotubuly tiež tvoria bunkové štruktúry nazývané centioly a astry. Obe tieto štruktúry sa nachádzajú v živočíšnych bunkách, ale nie v rastlinných bunkách. Centrioly sa skladajú zo zoskupení mikrotubulov usporiadaných do vzoru 9 + 3. Astry sú mikrotubulárne štruktúry v tvare hviezdy, ktoré sa počas delenia buniek tvoria okolo každého páru centiolov. Centrioly a astry pomáhajú organizovať montáž vretenových vlákien, ktoré počas delenia buniek pohybujú chromozómy. To zaisťuje, že každá dcérska bunka dostane po mitóze alebo meióze správny počet chromozómov. Centrioly tiež vytvárajú ciliiu a bičíky, ktoré umožňujú pohyb buniek, ako je preukázané v spermatických bunkách a bunkách, ktoré lemujú pľúca a ženský reprodukčný trakt.
Pohyb buniek je dosiahnutý demontážou a opätovným zostavením aktínových filamentov a mikrotubulov. Aktínové vlákna alebo mikrovlákna sú pevné tyčinkové vlákna, ktoré sú súčasťou cytoskeletu. Motorické proteíny, ako napríklad myozín, sa pohybujú po aktínových vláknach a spôsobujú kĺzanie vlákien cytoskeletu vedľa seba. Tento účinok medzi mikrotubulami a proteínmi spôsobuje pohyb buniek.