tubulin组成微管的蛋白质称为微管蛋白。微管蛋白是球形分子，有两种类型：α微管蛋白(α-tubulin)和β微管蛋白(β-tubulin)。这两种亚基有35～40%的氨基酸序列同源，表明编码它们的基因可能是由同一原始祖先演变而来。另外，这两种微管蛋白与细菌中一种叫作FtsZ的GTPase(分子量为40kDa)同源，这种酶具有和微管蛋白相似的功能，能够聚合并且参与细胞分裂。α和β微管蛋白的亚基都是直径为4nm的球形分子，它们组成的异源二聚体的长度为8nm。α和β微管蛋白各有一个GTP结合位点, 位于α亚基上的GTP结合位点，是不可逆的结合位点，结合上去的GTP不能被水解，也不能被GDP替换。位于β亚基上的GTP结合位点结合GTP后能够被水解成GDP，所以这个位点又称为可交换的位点(exchangeable site，E位点)。还有一种微管蛋白，即γ微管蛋白，不是微管的组成成分，但是参与微管的组装。长期以来，Tubulin一直被认为是真核生物特异性的。然而，最近，已显示几种原核蛋白与微管蛋白有关。