Cápsulas y capas de limo
Muchas células bacterianas secretan algo de material extracelular en forma de cápsula o capa de limo. Una capa de limo se asocia libremente con la bacteria y se puede lavar fácilmente, mientras que una cápsula se une firmemente a la bacteria y tiene límites definidos. Las cápsulas se pueden ver bajo un microscopio óptico colocando las células en una suspensión de tinta china. Las cápsulas excluyen la tinta y aparecen como halos transparentes que rodean las células bacterianas. Las cápsulas son generalmente polímeros de azúcares simples (polisacáridos), aunque la cápsula de Bacillus anthracis está hecha de ácido poliglutámico. La mayoría de las cápsulas son hidrofílicas (“amantes del agua”) y pueden ayudar a la bacteria a evitar la desecación (deshidratación) al evitar la pérdida de agua. Las cápsulas pueden proteger una célula bacteriana de la ingestión y destrucción por los glóbulos blancos (fagocitosis). Si bien el mecanismo exacto para escapar de la fagocitosis no está claro, puede ocurrir porque las cápsulas hacen que los componentes de la superficie bacteriana sean más resbaladizos, lo que ayuda a la bacteria a escapar de la envoltura de las células fagocíticas. La presencia de una cápsula en Streptococcus pneumoniae es el factor más importante en su capacidad para causar neumonía. Los glóbulos blancos absorben fácilmente las cepas mutantes de S. pneumoniae que han perdido la capacidad de formar una cápsula y no causan enfermedad. La asociación de virulencia y formación de cápsulas también se encuentra en muchas otras especies de bacterias.
Una capa capsular de material de polisacárido extracelular puede encerrar muchas bacterias en una biopelícula y cumple muchas funciones. Streptococcus mutans, que causa caries dental, divide la sacarosa en los alimentos y usa uno de los azúcares para construir su cápsula, que se adhiere firmemente al diente. Las bacterias atrapadas en la cápsula usan el otro azúcar para alimentar su metabolismo y producen un ácido fuerte (ácido láctico) que ataca el esmalte dental. Cuando Pseudomonas aeruginosa coloniza los pulmones de las personas con fibrosis quística, produce un polímero capsular espeso de ácido algínico que contribuye a la dificultad de erradicar la bacteria. Las bacterias del género Zoogloea secretan fibras de celulosa que enredan las bacterias en un flóculo que flota en la superficie del líquido y mantiene a las bacterias expuestas al aire, un requisito para el metabolismo de este género. Algunas bacterias en forma de bastón, como Sphaerotilus, secretan vainas tubulares largas químicamente complejas que encierran un número sustancial de bacterias. Las vainas de estas y muchas otras bacterias ambientales pueden incrustarse con óxidos de hierro o manganeso.
Flagelos, fimbrias y pili
Muchas bacterias son móviles, capaces de nadar a través de un medio líquido o deslizarse o enjambrarse sobre una superficie sólida. Las bacterias de natación y enjambre poseen flagelos, que son los apéndices extracelulares necesarios para la motilidad. Los flagelos son filamentos largos y helicoidales hechos de un solo tipo de proteína y ubicados en los extremos de las células en forma de bastón, como en Vibrio cholerae o Pseudomonas aeruginosa, o en toda la superficie celular, como en Escherichia coli. Los flagelos se pueden encontrar en las varillas gram positivas y gram negativas, pero son raros en los cocos y están atrapados en el filamento axial en las espiroquetas. El flagelo está unido en su base a un cuerpo basal en la membrana celular. La fuerza protomotriz generada en la membrana se usa para girar el filamento flagelar, de la misma manera que una turbina impulsada por el flujo de iones de hidrógeno a través del cuerpo basal hacia la célula. Cuando los flagelos giran en sentido antihorario, la célula bacteriana nada en línea recta; la rotación en el sentido de las agujas del reloj da como resultado la natación en la dirección opuesta o, si hay más de un flagelo por celda, en un giro aleatorio. La quimiotaxis permite que una bacteria ajuste su comportamiento de natación para que pueda detectar y migrar hacia niveles crecientes de un químico atrayente o lejos de uno repelente.
Las bacterias no solo pueden nadar o deslizarse hacia entornos más favorables, sino que también tienen apéndices que les permiten adherirse a las superficies y evitar que los fluidos fluyan. Algunas bacterias, como E. coli y Neisseria gonorrhoeae, producen proyecciones rectas, rígidas y puntiagudas llamadas fimbrias (latín para "hilos" o "fibras") o pili (latín para "pelos"), que se extienden desde la superficie de la bacteria y se unen a azúcares específicos en otras células, para estas cepas, células epiteliales del tracto intestinal o urinario, respectivamente. Las fimbrias están presentes solo en bacterias gramnegativas. Ciertos pili (llamados pili sexuales) se utilizan para permitir que una bacteria reconozca y se adhiera a otra en un proceso de apareamiento sexual llamado conjugación (ver más abajo Reproducción bacteriana). Muchas bacterias acuáticas producen una retención de mucopolisacárido ácido, que les permite adherirse firmemente a las rocas u otras superficies.
