Los organelos no flotan en el citoplasma de manera casual. En lugar de eso, la mayor parte de los organelos están unidos a una red de fibras proteicas, llamadas citoesqueleto. 
Aun las enzimas, que con frecuencia forman parte de vías metabólicas complejas, pueden estar ancladas en secuencia al citoesqueleto.
El citoesqueleto realiza las siguientes funciones importantes:
Forma celular. En las células sin paredes celulares, el citoesqueleto, en especial las redes de filamentos intermedios, determinan la forma de la célula.
Movimiento celular. El ensamblado, desensamblado y deslizamiento de los microtúbulos ocasiona el movimiento celular. El movimiento celular comprende tanto el movimiento “ameboideo” de las amibas y los leucocitos como la migración y cambios de forma que se presentan durante la formación de los organismos multicelulares.
Movimiento de organelos. Los microtúbulos y microfilamentos mueven los organelos de un sitio a otro dentro de la célula. Por ejemplo, los microfilamentos se unen a vesículas que se forman durante la endocitosis, cuando la membrana plasmática la forman partículas grandes y jalan a las vesículas dentro de la célula. Las vesículas que se desprenden del RE y del aparato de Golgi probablemente son guiadas también por el citoesqueleto.
División celular. Los microtúbulos y los microfilamentos son esenciales para la división celular en las células eucarióticas. En primer lugar, cuando el núcleo eucariótico se divide, los microtúbulos mueven los cromosomas hacia el núcleo de la célula hija. En segundo lugar, en las células animales, la división del citoplasma de una sola célula en dos células hijas resulta de la contracción de un anillo de microfilamentos que constriñe el centro de la célula en división.
Aun las enzimas, que con frecuencia forman parte de vías metabólicas complejas, pueden estar ancladas en secuencia al citoesqueleto.El citoesqueleto realiza las siguientes funciones importantes:
Forma celular. En las células sin paredes celulares, el citoesqueleto, en especial las redes de filamentos intermedios, determinan la forma de la célula.
Movimiento celular. El ensamblado, desensamblado y deslizamiento de los microtúbulos ocasiona el movimiento celular. El movimiento celular comprende tanto el movimiento “ameboideo” de las amibas y los leucocitos como la migración y cambios de forma que se presentan durante la formación de los organismos multicelulares.
Movimiento de organelos. Los microtúbulos y microfilamentos mueven los organelos de un sitio a otro dentro de la célula. Por ejemplo, los microfilamentos se unen a vesículas que se forman durante la endocitosis, cuando la membrana plasmática la forman partículas grandes y jalan a las vesículas dentro de la célula. Las vesículas que se desprenden del RE y del aparato de Golgi probablemente son guiadas también por el citoesqueleto.
División celular. Los microtúbulos y los microfilamentos son esenciales para la división celular en las células eucarióticas. En primer lugar, cuando el núcleo eucariótico se divide, los microtúbulos mueven los cromosomas hacia el núcleo de la célula hija. En segundo lugar, en las células animales, la división del citoplasma de una sola célula en dos células hijas resulta de la contracción de un anillo de microfilamentos que constriñe el centro de la célula en división.
Microfilamentos delgados, Filamentos intermedios y Microtúbulos gruesos
Microfilamentos
Permiten que las células cambien de forma y guíen el movimiento de los organelos. Los microfilamentos son haces que consisten principalmente de la proteína actina, en ocasiones asociada con una segunda proteína, la miosina. La miosina tiene pequeñas extensiones que se pueden asir a la actina y la flexionan, deslizando el filamento de actina sobre el de miosina, igual que un marinero que jala un ancla con una cuerda, y pone una mano tras la otra.
Filamentos intermedios
Son armazones que proporcionan forma a las células y fijan varias de sus partes. No se ensamblan y se desensamblan. Sujetan a los microfilamentos de actina en las células musculares, garantizando que las células no se separen durante las contracciones intensas. En muchas células, al menos algunas de las proteínas de la membrana plasmática, están adheridas a los filamentos intermedios.
Microtúbulos gruesos
Son cilindros huecos formados por muchas subunidades de la proteína tubulina. Algunos son permanentes como los que conforman los cilios y los flagelos, estructuras que utilizan muchas células para moverse. Sin embargo, varios microtúbulos son transitorios y se ensamblan y se desensamblan conforme la célula lo requiere.
Todos ellos se producen en los centros organizadores de microtúbulos que se localizan en diversos sitios dentro de las células. Todas las células eucarióticas tienen un centro organizador de microtúbulos cerca del núcleo. Durante la división celular, este centro produce una estructura en forma de balón de futbol americano formada por microtúbulos llamada huso mitótico y moviliza los cromosomas hacia las dos células hijas.
