在细菌细胞表面认为有若干高分子层，而细菌细胞之所以能耐受强渗透压并能保持其独特的形状，就是因为有一种被称为细胞壁（cell wall）或者细胞囊（cell sacculus）的层包围着细胞。这个层是一个袋形的巨大分子结构体，称为胞壁质。胞壁质在几乎所有的细菌中虽有细微结构上的差异，但基本上都具有极为相似的结构。肽聚糖（peptide glycan）单位多数依靠连接其肽链部分的桥接结构排列起来，再通过胞壁酸残基，与磷壁酸结合，形成巨大的三维结构。这种肽的桥接可因细菌的种类不同而异。现在已知，当细菌分裂时，胞壁质被高度控制的部分即三维空间结构单元会反复进行分解和生物合成，生物合成包含结合在尿苷二磷酸（UDP）上的N-乙酰胞壁酰肽单位转移到细胞膜成分细菌萜醇的磷酸酯上的过程，在肽链末端的D-丙氨酸（alanine）残基形成桥联结的阶段，生物合成即告结束。催化这个最后阶段的转肽酶可受青霉素的强烈阻碍，这也就是青霉素抗菌作用的原因。