За допомогою електронного мікроскопа в цитоплазмі еукаріотів можна побачити фибриллярную мережа, функції якої пов’язані з рухом внутрішньоклітинного вмісту, переміщенням самої клітини, а також в сукупності з іншими структурами підтримується форма клітини. Одними з таких фібрил є мікротрубочки (звичайно довжиною від декількох мікрометрів до декількох міліметрів), що представляють собою довгі тонкі циліндри (діаметром близько 25 нм) з порожниною всередині. Їх відносять до органоидам клітини.

Стінки складаються з мікротрубочок спірально упакованих субодиниць білка тубуліну, що складається з двох частин, тобто представляє собою димер.

Сусідні трубочки можуть бути пов’язані між собою виступами своїх стінок.

Цей клітинний органоид відноситься до динамічних структур, так може наростати і розпадатися (полімеризується і деполімеризує). Зростання відбувається за рахунок додавання нових тубулиновых субодиниць з одного кінця (плюс), а руйнування – з іншого (мінус-кінець). Тобто мікротрубочки полярні.

У тваринних клітинах, а також у багатьох найпростіших) центрами організації мікротрубочок є центриоли. Вони самі складаються з дев’яти триплетів вкорочених мікротрубочок і розташовуються біля ядра. Від центриолей трубочки радіально розходяться, тобто зростають до периферії клітини. У рослин центрами організації виступають інші структури.

Флуоресцентна підсвітка клітинних фібрил (зеленим кольором світяться мікротрубочки)

З мікротрубочок складається веретено ділення, яке здійснює розходження хроматид або хромосом при митозе або мейозі. З них складаються базальні тільця, що лежать в основі війок і джгутиків. Рух веретена, війок і джгутиків відбувається за рахунок ковзання трубочок.

Схожою функцією є переміщення ряду клітинних органоїдів і частинок (наприклад, секреторних пухирців, що утворюються в апараті Гольджи, лізосом, навіть мітохондрій). При цьому мікротрубочки відіграють роль своєрідних рейок. Спеціальні моторні білки одним своїм кінцем прикріплюються до трубочках, а іншим — до органел. За рахунок їх руху вздовж трубочок відбувається транспорт органел. При цьому одні моторні білки рухаються тільки від центру до периферії (кинезины), інші (динеины) — від периферії до центру.

Транспортний білок дінєїн

Транспортний білок кинезін

Мікротрубочки за рахунок своєї жорсткості беруть участь у формуванні опорної системи клітини — цитоскелета. Визначають форму клітини.

Збірка і розбирання мікротрубочок, а також транспорт за ним йде з витратою енергії.