O citoesqueleto é uma rede de filamentos proteicos que dá à célula a forma dela, ancora as organelas dela, e move tanto elas quanto a própria célula. São três tipos: os microfilamentos de actina (, duas fitas torcidas de subunidades globulares), concentrados sob a membrana plasmática, responsáveis pela forma da célula, pelo rastejamento, pelo anel contrátil da divisão e pela contração muscular junto com a miosina; os microtúbulos (tubos ocos de de tubulina), que irradiam do centrossomo e são os trilhos ao longo dos quais as proteínas motoras (a cinesina para fora, a dineína para dentro) carregam vesículas e organelas, além de formarem o fuso da divisão e o eixo dos cílios e dos flagelos; e os filamentos intermediários (, semelhantes a cordas, de queratinas e proteínas aparentadas), as fibras mecanicamente resistentes que enrijecem as células e se ancoram nos desmossomos. Microfilamentos e microtúbulos se montam e se desmontam continuamente a partir dos estoques de subunidades deles.
Exemplos
Exemplo 6.13 (Mover uma vesícula)
Uma vesícula de secreção que deixa o Golgi é recolhida pela cinesina, um motor que caminha ao longo de um microtúbulo em direção à periferia da célula a cerca de , gastando um ATP por passo de ; num neurônio o mesmo motor carrega vesículas ao longo de um axônio de um metro — uma viagem de dez dias. Perto da superfície, a vesícula passa ao córtex de actina e à miosina para o último micrômetro. A difusão levaria uma vesícula de cerca de um minuto para atravessar uma célula de , e anos para percorrer um metro: as organelas são carregadas, e não deixadas à deriva.