Cápsulas e camadas de lodo
Muitas células bacterianas secretam algum material extracelular na forma de uma cápsula ou uma camada de lodo. Uma camada de lodo é frouxamente associada à bactéria e pode ser facilmente lavada, enquanto uma cápsula é presa firmemente à bactéria e possui limites definidos. As cápsulas podem ser vistas sob um microscópio óptico, colocando as células em uma suspensão de tinta da Índia. As cápsulas excluem a tinta e aparecem como halos claros ao redor das células bacterianas. As cápsulas são geralmente polímeros de açúcares simples (polissacarídeos), embora a cápsula de Bacillus anthracis seja feita de ácido poliglutâmico. A maioria das cápsulas é hidrofílica ("amante da água") e pode ajudar a bactéria a evitar a dessecação (desidratação), impedindo a perda de água. As cápsulas podem proteger uma célula bacteriana da ingestão e destruição dos glóbulos brancos (fagocitose). Embora o mecanismo exato para escapar da fagocitose não seja claro, ele pode ocorrer porque as cápsulas tornam os componentes da superfície bacteriana mais escorregadios, ajudando a bactéria a escapar do envolvimento pelas células fagocíticas. A presença de uma cápsula no Streptococcus pneumoniae é o fator mais importante em sua capacidade de causar pneumonia. Cepas mutantes de S. pneumoniae que perderam a capacidade de formar uma cápsula são prontamente absorvidas pelos glóbulos brancos e não causam doenças. A associação de virulência e formação de cápsulas também é encontrada em muitas outras espécies de bactérias.
Uma camada capsular de material polissacarídeo extracelular pode incluir muitas bactérias em um biofilme e tem muitas funções. O Streptococcus mutans, que causa cárie dentária, divide a sacarose nos alimentos e usa um dos açúcares para construir sua cápsula, que adere firmemente ao dente. As bactérias que ficam presas na cápsula usam o outro açúcar para alimentar seu metabolismo e produzir um ácido forte (ácido lático) que ataca o esmalte dos dentes. Quando Pseudomonas aeruginosa coloniza os pulmões de pessoas com fibrose cística, produz um polímero capsular espesso de ácido algínico que contribui para a dificuldade de erradicar a bactéria. As bactérias do gênero Zoogloea secretam fibras de celulose que envolvem as bactérias em um bloco que flutua na superfície do líquido e mantém as bactérias expostas ao ar, um requisito para o metabolismo desse gênero. Algumas bactérias em forma de bastonete, como Sphaerotilus, secretam longas bainhas tubulares quimicamente complexas que envolvem um número substancial de bactérias. As bainhas dessas e de muitas outras bactérias ambientais podem ficar incrustadas com óxidos de ferro ou manganês.
Flagelos, fimbriae e pili
Muitas bactérias são móveis, capazes de nadar através de um meio líquido ou deslizar ou enxamear através de uma superfície sólida. As bactérias que nadam e pululam possuem flagelos, que são os apêndices extracelulares necessários para a motilidade. Os flagelos são filamentos helicoidais longos, feitos de um único tipo de proteína e localizados nas extremidades das células em forma de bastonete, como em Vibrio cholerae ou Pseudomonas aeruginosa, ou em toda a superfície celular, como em Escherichia coli. Os flagelos podem ser encontrados nas hastes gram-positivas e gram-negativas, mas são raros nos cocos e ficam presos no filamento axial das espiroquetas. O flagelo é anexado em sua base a um corpo basal na membrana celular. A força protomotiva gerada na membrana é usada para transformar o filamento flagelar, à maneira de uma turbina acionada pelo fluxo de íons hidrogênio através do corpo basal para a célula. Quando os flagelos estão girando no sentido anti-horário, a célula bacteriana nada em linha reta; a rotação no sentido horário resulta em nado na direção oposta ou, se houver mais de um flagelo por célula, em queda aleatória. A quimiotaxia permite que uma bactéria ajuste seu comportamento de natação para que possa detectar e migrar em direção a níveis crescentes de um produto químico atraente ou longe de um repelente.
As bactérias não apenas são capazes de nadar ou deslizar em direção a ambientes mais favoráveis, mas também têm apêndices que lhes permitem aderir às superfícies e evitar serem arrastados pelos fluidos. Algumas bactérias, como E. coli e Neisseria gonorrhoeae, produzem projeções retas, rígidas e parecidas com espiguetas, chamadas fimbriae (latim para "fios" ou "fibras") ou pili (latim para "cabelos"), que se estendem da superfície da bactéria e anexar a açúcares específicos em outras células - para essas cepas, células epiteliais intestinais ou do trato urinário, respectivamente. Fimbriae estão presentes apenas em bactérias gram-negativas. Certos pili (chamados sex pili) são usados para permitir que uma bactéria reconheça e adira a outra em um processo de acasalamento sexual chamado conjugação (veja abaixo Reprodução bacteriana). Muitas bactérias aquáticas produzem um mucopolissacarídeo ácido, o que lhes permite aderir firmemente a rochas ou outras superfícies.
