A part els elements obligats, nombroses espècies de bacteris tenen altres estructures que s’anomenen elements facultatius, entre els quals s’inclouen la càpsula, el glucocàlix, els flagels, les fímbries i les espores.
La càpsula és un recobriment prim i semicompacte que cobreix per fora la paret cel·lular d’algunes espècies de bacteris, i que és formada bàsicament per hidrats de carboni i elements proteics.
Sol contenir un sol bacteri. Tanmateix, però, en nombroses espècies engloba dues o més cèl·lules bacterianes, les quals, per tant, han de traslladar-se, si ho fan, conjuntament.
La funció de la càpsula és protegir els bacteris de la sequedat ambiental, de la infecció per bacteriòfags o virus que parasiten els bacteris i de la fagocitosi, és a dir, el mecanisme pel qual les cèl·lules defensives dels organismes infectats engloben i digereixen les partícules estranyes com els bacteris. Igualment, la càpsula protegeix els bacteris dels efectes nocius o letals de certs tipus d’antibiòtics.
El glucocàlix és una substància gelatinosa i adhesiva que algunes espècies de bacteris secreten envers l’entorn amb l’objectiu de fixar-se amb més seguretat en un teixit determinat, l’esmalt dentari per exemple.
Els flagels són uns filaments prims, sinuosos i flexibles, que s’insereixen per la base en la membrana citoplasmàtica i la paret cel·lular; l’extrem lliure es projecta enfora del bacteri.
Els bacteris en forma de bastonet o sinuosos, anomenats bacils i vibrions respectivament, solen disposar d’un flagel o de més d’un. En canvi, els de forma esfèrica, com els anomenats cocs, no en tenen habitualment.
El diàmetre dels flagels oscil·la entre 10 i 20 nm i la llargada, entre 2 i 20 µ. La major part del volum dels flagels és ocupada per molècules d’una proteïna anomenada flagel·lina, que té la propietat de contreure’s com les fibres de teixit muscular. Gràcies a aquesta propietat de la flagel·lina, els flagels poden executar moviments en els tres plans espacials. Així, els bacteris amb flagels tenen la possibilitat de desplaçar-se amb una certa autonomia. Al contrari, els bacteris que en són mancats es desplacen passivament, impulsats per les pressions externes i els corrents de líquids.
Les fímbries són uns filaments rígids i prims que, com els flagels, s’insereixen per la seva base en la membrana citoplasmàtica i la paret cel·lular tot projectant-se cap al medi extern. Tanmateix, però, a diferència dels flagels, les fímbries no tenen mobilitat.
Les fímbries es componen fonamentalment d’una proteïna anomenada pilina, que s’agrupa en molècules fermament adherides entre elles. El diàmetre de les fímbries oscil·la entre 7 i 8 nm. Segons la llargada, el nombre en què es presenten i les propietats que els corresponen hom considera que hi ha dos tipus de fímbries: les comunes i els pili.
Les fímbries comunes es caracteritzen pel fet que són curtes, d’entre 0,5 a 2 µ de llargada; perquè són molt nombroses, ja que n’hi ha entre 100 i 200 per bacteri; perquè s’implanten en tota la superfície bacteriana, i per la seva capacitat d’adherir-se a la superfície de diversos teixits i cèl·lules. Precisament, la funció principal de les fímbries comunes és incrementar el poder d’adherència entre els bacteris i les superfícies en què aquests s’estableixen.
Els pili (plural del terme llatí pilus, ‘pèl’) es caracteritzen perquè són més llargs, d’unes 20 µ, són poc nombrosos —només n’hi ha entre 1 i 4 per bacteri—, el seu extrem lliure té forma de botó i poden ésser buits. La funció principal dels pili és fer de pont perquè els plasmidis continguts en el citoplasma d’un bacteri puguin ésser transferits al citoplasma d’un altre; així, en general, només disposen de pili els bacteris que contenen plasmidis en el seu citoplasma. D’altra banda, alguns virus bacteriòfags tenen la capacitat d’establir-s’hi.
Les espores constitueixen una mena de llavor compacta i resistent, elaborada per algunes espècies de bacteris quan les condicions físiques o químiques de l’entorn atempten contra la seva supervivència, i que té la capacitat de germinar, és a dir, d’originar la formació de nous bacteris quan el medi és propici. Només produeixen espores alguns dels anomenats bacils, és a dir els bacteris que tenen forma de bastonet.
Les espores poden tenir forma esfèrica o oval, i el seu diàmetre oscil·la entre 0,2 i 20 µ.
Les espores consten bàsicament de dues estructures: el core o la part central i el còrtex o escorça. El core és una estructura densa on es concentren tots els elements indispensables per a la futura germinació: nucli, àcids nucleics, citoplasma, membrana esporal —similar a la citoplasmàtica—, i paret esporal, similar a la paret cel·lular. El còrtex, que com la paret cel·lular es compon fonamentalment de cadenes de peptidoglicà, és una estructura compacta, molt resistent a les temperatures extremes, la sequedat ambiental i les modificacions del pH de l’entorn, que fa la funció de preservar el core fins que les condicions físiques i químiques de l’entorn en permetin la germinació.
Hi ha dos tipus d’espores: les anomenades endòspores, que es localitzen a l’interior de la cèl·lula bacteriana, i les exòspores, que es troben a fora de la cèl·lula.
El procés d’esporulació o formació de l’espora es produeix en diverses fases, que s’inicien amb l’agrupament dels elements que constituiran el core i el còrtex de l’espora en un lloc determinat de la cèl·lula, i finalitzen amb la formació de l’endòspora. Les endòspores poden romandre a l’interior de la cèl·lula durant un període variable de temps, segons les espècies i les condicions físiques i químiques del medi extern. La transformació de l’endòspora en exòspora es pot presentar per dos mecanismes. En la majoria dels casos, les endòspores són alliberades activament per la cèl·lula mare, que es destrueix a conseqüència de les lesions que experimenten els seus recobriments en ésser travessats per aquelles. En altres casos, però, les endòspores es transformen en exòspores espontàniament, quan el bacteri que les conté es destrueix, precisament a causa de les condicions desfavorables de l’entorn que han desencadenat l’esporulació.
Les exòspores es caracteritzen per la resistència a l’escalfor, la sequedat ambiental, les pressions elevades i les radiacions ultraviolades. El període de temps durant el qual les exòspores preserven el contingut del core, mantenint-lo viable, també depèn de les espècies i les condicions fisicoquímiques de l’entorn, per bé que en general sol ésser molt prolongat i pot comprendre alguns mesos o fins i tot anys.
Quan les condicions ambientals esdevenen propícies, es produeix la germinació, és a dir, el còrtex es desintegra i els elements del core s’hidraten, i es forma un nou bacteri, amb un contingut genètic i estructural idèntic al del bacteri original.