纤毛和鞭毛的运动

动物和人体内许多细胞的表面伸出数目不等、长短不一的丝状突起，凡是数目少（单根或双根）而较长的丝状突起，称为鞭毛；凡是数目多而较短的丝状突起，称为纤毛。动物和人体的某些细胞（如气管上皮细胞）借纤毛有节奏的运动可以促使附在细胞表面的细小物体移动。某些低等的单细胞生物以纤毛（如草履虫）或鞭毛（如眼虫）作为游动的细胞器。动物和人体的精子具有鞭毛，借鞭毛进行运动。
纤毛和鞭毛的组成 纤毛和鞭毛是由一簇直径0.2μm的微管集合而成，称为轴丝。轴丝由位于细胞膜下面的外胞质层内的基体或基粒（从起源上看类似中心粒）从细胞的游离面伸出，外被以延伸出来的细胞膜。多数纤毛和鞭毛具有“9+2”的轴丝，即由9根外周的双联微管和中央的2根单微管组成(见“纤毛与鞭毛”条)。
轴丝的运动 纤毛和鞭毛借邻近双联管结构彼此滑行而运动。如在连续切片上可见纤毛弯曲时双联管结构的移位，这种移位的大小与弯曲的程度成正比(图1)。

图1 纤毛运动时微管的滑动由于微管的滑动导致纤毛弯曲

邻近双联管结构间的移动，以及纤毛和鞭毛弯曲的动力是借ATP(实际是Mg²⁺—ATP) 的水解作用而供给的。水解作用和化学能转换为机械能的作用可能是由亚纤维A上动力蛋白的短臂引起的。动力蛋白可被认为是一种肌球蛋白样的ATP酶。最近的研究说明，一小部分男性不育的病人是由于其精子的鞭毛缺乏这种动力蛋白而不能活动。慢性咳嗽和反覆肺感染的大多数病人，是由于呼吸道缺乏纤毛运动，不能有效地清除粘液和被吸入肺内的尘粒而引起。

图2 纤毛和鞭毛的运动

上图：纤毛的运动方式；下图：鞭毛的运动方式； 箭头分别示摆动（向左）和回覆（向右）的方向

鞭毛的运动是以正弦曲波方式进行，一般自基部（头）向尖端（尾）运动。单细胞生物体通常用这种自头部开始的摆动在水中推进身体。但有些微生物，如鞭毛虫的游走则始于尾部的摆动。纤毛运动以典型的击拍方式进行，即以直的臂作有力的击拍，尔后作回覆的击拍(图2)。这种运动使生物体能在水中运动，或者清除细胞表面的液汁或颗粒。
运动的调节 细胞上所有的纤毛运动是相互协调的，只是在某些情况下运动的速度和方向可能有改变。纤毛的击拍与离子流有密切关系。例如草履虫冲击物体时其纤毛发生倒击拍。纤毛倒行是由于Ca²⁺流的诱发，伴随着产生一个Ca²⁺依赖的动作电位的去极化。又如从后方击撞物体时产生K⁺流，随着出现细胞膜的超极化和一个增大的向前推进的击拍。
纤毛能够协调地进行击拍，从而引起细胞表面出现像麦浪似的可见波动，称继时性波。此外也有一些生物，其鞭毛能以联合行动协调地进行击拍运动。例如单胞藻(chlamydomonas) 的两根鞭毛从细胞内连同其基体结构同时分离出来后，它们仍能连续地同时进行击拍。
纤毛和鞭毛的发生 纤毛和鞭毛起自基体。基体结构的列式为“9+0”，说明它有9根外周小管结构，而无中央小管。
基体以微管组成纤毛和鞭毛的中心，纤毛的形成开始于基体。新基体借老基体复制而成。轴丝双联微管结构由基体外周小管直接延伸而来。轴丝中央的一对单微管出自基体与纤毛连接处的轴小体。轴丝一旦形成，其结构十分稳定，但又非持久不变。如单胞藻的两根鞭毛中的一根被折断后，在受损的这一根再生时，另一根完整的鞭毛会暂时卷缩。