在細菌細胞表面認為有若干高分子層，而細菌細胞之所以能耐受強滲透壓并能保持其獨特的形狀，就是因為有一種被稱為細胞壁（cell wall）或者細胞囊（cell sacculus）的層包圍著細胞。這個層是一個袋形的巨大分子結構體，稱為胞壁質。胞壁質在幾乎所有的細菌中雖有細微結構上的差異，但基本上都具有極為相似的結構。肽聚糖（peptide glycan）單位多數依靠連接其肽鏈部分的橋接結構排列起來，再通過胞壁酸殘基，與磷壁酸結合，形成巨大的三維結構。這種肽的橋接可因細菌的種類不同而異。現在已知，當細菌分裂時，胞壁質被高度控制的部分即三維空間結構單元會反復進行分解和生物合成，生物合成包含結合在尿苷二磷酸（UDP）上的N-乙酰胞壁酰肽單位轉移到細胞膜成分細菌萜醇的磷酸酯上的過程，在肽鏈末端的D-丙氨酸（alanine）殘基形成橋聯結的階段，生物合成即告結束。催化這個最后階段的轉肽酶可受青霉素的強烈阻礙，這也就是青霉素抗菌作用的原因。