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细胞壁位于菌细胞的最外层，包绕在细胞膜的周围。是一种膜状结构，组成较复杂，并随不同细菌而异。用革兰染色法可将细菌分为两大类，即革兰阳性菌和革兰阴性菌。两类细菌细胞壁的共有组分为肽聚糖，但各自有其特殊组分。

1.肽聚糖

肽聚糖是一类复杂的多聚体，是细菌细胞壁中的主要组分，为原核细胞所特有，又称为粘肽、糖肽或胞壁质。革兰阳性菌的肽聚糖由聚糖骨架、四肽侧链和五肽交联桥三部分组成，革兰阴性菌的肽聚糖仅由聚糖骨架和四肽侧链两部分组成。

2.革兰阳性菌细胞壁特殊组分

革兰阳性菌的细胞壁较厚（20～80nm），除含有15～50层肽聚糖结构外，大多数尚含有大量的磷壁酸，少数是磷壁醛酸，约占细胞壁干重的50%.

此外，某些革兰阳性菌细胞壁表面尚有一些特殊的表面蛋白质，如金黄色葡萄球菌的A蛋白，A群链球菌的M蛋白等。

3.革兰阴性菌细胞壁特殊组分

革兰阴性菌细胞壁较薄（10～15nm），但结构较复杂。除含有1～2层的肽聚糖结构外，尚有其特殊组分外膜，约占细胞壁干重的80%.

外膜由脂蛋白、脂质双层和脂多糖三部分组成。

革兰阳性和阴性菌细胞壁结构显著不同，导致这两类细菌在染色性、抗原性、致病性及对药物的敏感性等方面的很大差异。

4.细菌细胞壁缺陷型（细菌L型）

细菌细胞壁的肽聚糖结构受到理化或生物因素的直接破坏或合成被抑制，这种细胞壁受损的细菌一般在普通环境中不能耐受菌体内的高渗透压而将会胀裂死亡。但在高渗环境下，它们仍可存活。革兰阳性菌细胞壁缺失后，原生质仅被一层细胞膜包住，称为原生质体；革兰阴性菌肽聚糖层受损后尚有外膜保护，称为原生质球。