菌毛的主体由蛋白质“菌毛蛋白（pillin）”通过聚合作用（polymerisation）形成，当然其它蛋白，如菌毛与细胞膜结合处的蛋白质（anchoring proteins）和促进菌毛组合蛋白质在菌毛的结构与形成中也有重要作用。
可以带给细菌接合能力的质粒一般携带有性菌毛的基因，一般不同的质粒所携带的性菌毛的基因有所不同，但有的却非常相似。在最著名的F质粒中，性菌毛及相关蛋白质由tra操纵子（tra operon）编码。
大量的实验证据显示，接合时，性菌毛与与接受细胞（recipient cell）上的受体蛋白（receptor protein）结合，去聚合（depolymerisation）作用产生，性菌毛缩短，将两个细胞拉近，细胞与细胞间建立起一道细胞质的桥梁，质粒可通过这道桥转移到另一个细胞中。交换质粒可使细胞获得新的功能，如抗生素抗性。这个过程极为复杂，其中涉及的蛋白质和过程还处于研究之中
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