所有细菌的表面均具有一层称为细胞壁的结构，其组成成分主要为肽聚糖（peptidoglycan）。肽聚糖的存在在于提供了细菌细胞壁的强度，具有机械性保护意义。革兰氏阴性细菌在肽聚糖的外侧还含有一层称为外膜（outer membrane）的“单位膜”结构，细菌内毒素即脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）即存在于这一结构中（图1-1）。

应用现代分子生物学方法，可以将细菌外膜完整地从细胞壁中抽提出来，而不受细菌其他结构及成分的影响。细菌外膜主要含有磷脂、蛋白质及脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）。与细胞膜比较，外膜中所含的蛋白质种类甚少，但存在的总量却很高。外膜所含的磷脂种类亦很少，其中以磷脂酰乙醇胺为主。某些野型细菌（如鼠伤寒沙门氏菌）外膜中所含的磷脂量极少，甚至不足以组成外膜的一个单层。另一方面，外膜中含有一种特征性的成分即内毒素，每个菌细胞所含的内毒素分子数可达2.5×106，这些分子全部分布于外膜的外叶中，约占外膜总表面积的45%。

应当指出的一点是，不同种属的细菌，它们外膜的化学组成可有不同。某些粗糙型突变株细菌外膜中的磷脂含量极高，而蛋白质成分极低，但内毒素分子数目却基本保持恒定。

外膜中存在的某些蛋白质可与胞壁中的肽聚糖层发生共价交联，从而维持了整个细胞壁的稳定性。