生命的味道總是那麼鮮美，指引著我們前行，對於細菌來說亦然，許多微生物細胞可以移動以爭取物質和能源。細菌的運動方式有多種，其中泳動(swimming)是主要的運動方式。
細菌泳動靠鞭毛，鞭毛能推動或拉動細胞前進。細菌鞭毛是細菌表面的長絲波曲的蛋白質附屬物，一端游離另一端附著在細胞上，長度一般15-20 μm，直徑在10-20 nm，因此不經過處理的話，光學顯微鏡看不到鞭毛。研究表明在大腸桿菌中，超過50個基因與運動相關。
圖1 鞭毛附著位置鞭毛可以附著在細菌的不同位置。主要可以分為單端鞭毛、端生叢毛、兩端鞭毛、周生鞭毛等。一般來說弧菌都有鞭毛，桿菌一些有鞭毛，而球菌罕見。周生鞭毛的細菌一般作直線運動，速度較慢，而端生鞭毛多作翻滾運動，方向多變運動速度快。鞭毛不是直的，而是螺旋狀，當鞭毛變平時，其相鄰曲線之間的距離是恆定的，稱為波長，波長是某個菌種鞭毛的一種特徵。
圖2 周生鞭毛和端生鞭毛運動示意圖細菌鞭毛由基體、鉤形鞘和鞭毛絲3部分組成，可以旋轉，像船用發動機上的螺旋槳。通常我們形象地將基體稱為超微型旋轉小馬達，其結構複雜而精密，在革蘭氏陰性細菌中一般是以鞭毛杆為中心的4個環組成，由外到內依次為L環（細胞壁外膜）、P環（肽聚糖）、S-M環（細胞膜）和C環（細胞膜和細胞質交界），革蘭氏陽性菌沒有L環和P環。在內環周圍有多個Mot蛋白纏繞，驅動S-M環和C環的快速旋轉，此外在內環處還有一種Fli蛋白，起著馬達開關的作用，響應細胞內信號令鞭毛進行正轉或逆轉。鉤形鞘負責連接基體和鞭毛絲，鞭毛絲由多個直徑為4.5 nm的鞭毛蛋白沿中央孔道纏繞而成，鞭毛蛋白在細胞質內合成，由基體通過中央孔道源源不斷運輸到鞭毛頂端進行裝配，也就是說鞭毛的生長時頂部延伸而不是基部生長，這和我們的頭發生長是相反的。鞭毛的形狀和波長由鞭毛蛋白決定，鞭毛蛋白的胺基酸序列高度保守。
圖3 革蘭氏陰性菌鞭毛基本結構馬達如何工作？其主要包括兩個部件：轉子和定子。轉子由中心杆和L、P、C、MS環組成。這些結構共同構成了基體。定子由Mot蛋白組成，纏繞基體並起到產生扭矩的作用。鞭毛旋轉所需的能量來自質子動勢，質子通過Mot複合體穿過細胞質膜的運動驅動鞭毛旋轉，每旋轉一次鞭毛大約消耗1000個質。在質子葉輪模型中，通過Mot蛋白通道的質子對旋轉蛋白上螺旋排列的電荷施加靜電力，正電荷和負電荷之間的吸引導致基體帶動鞭毛絲旋轉。
細菌究竟是旋轉還是揮鞭前行呢？這個爭議被美國學者M. Silverman and M. Simon終結了。他們將單毛菌的鞭毛末端栓在載玻片上，觀察細菌的行為發現，菌株只能在不斷打轉而並非伸縮揮動，因而確定了旋轉運動。
在細菌中，鞭毛並非勻速旋轉，而是隨著質子動勢的強弱而改變其旋轉速度。大腸桿菌鞭毛每秒可旋轉300轉，並以每秒60個細胞的長度推動細胞運動。相比之下，獵豹的移動速度最高可達25個體/秒。按照這樣計算的話，細菌的運動速度堪比獵豹的2倍。此外，不同的細菌即使是細胞大小相同，其運行速度也不同，在實驗室評估細菌的運動速度和能力時，要用新的培養液和生長旺盛的細胞。畢竟，年邁老衰的傢伙們是跑不快的，除非~~哪家超市又在進行賤價大甩賣啦。
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