菌毛的主體由蛋白質“菌毛蛋白（pillin）”通過聚合作用（polymerisation）形成，當然其它蛋白，如菌毛與細胞膜結合處的蛋白質（anchoring proteins）和促進菌毛組合蛋白質在菌毛的結構與形成中也有重要作用。
可以帶給細菌接合能力的質粒一般攜帶有性菌毛的基因，一般不同的質粒所攜帶的性菌毛的基因有所不同，但有的卻非常相似。在最著名的F質粒中，性菌毛及相關蛋白質由tra操縱子（tra operon）編碼。
大量的實驗證據顯示，接合時，性菌毛與與接受細胞（recipient cell）上的受體蛋白（receptor protein）結合，去聚合（depolymerisation）作用產生，性菌毛縮短，將兩個細胞拉近，細胞與細胞間建立起一道細胞質的橋梁，質粒可通過這道橋轉移到另一個細胞中。交換質粒可使細胞獲得新的功能，如抗生素抗性。這個過程極為復雜，其中涉及的蛋白質和過程還處于研究之中