Las bacterias tienen una enorme presión osmótica en su interior, lo que produce que haya un equivalente de 2 atmósferas de presión. Por esto, además de el hecho de que muchas especies vivan en condiciones extremas de salinidad, temperatura o presión, poseen una estructura protectora, la pared celular. Ésta se encuentra sobre la membrana plasmática. Además de proteger y dar resistencia otorga la forma de la célula. Químicamente está compuesta por un compuesto llamado peptigoglicano o mureína. Éste se compone de 2 tipos de moléculas glucídicas: N-acetilglucosamina y ácido N-acetil murámico. Ambas se unen mediante enlaces beta-1,4, pero existen uniones más fuertas aún que aumentan la rigidez y resistencia de la pared. Esas uniones se producen entre los llamados tetrapéptidos de glicano, unas macromoléculas formadas por la unión de 4 aminoácidos: D-alanina, L-alanina, D-glutámico y lisina (en gram positivas) o ácido diaminopimélico (en gram negativas). Esas uniones transversales a las uniones beta-1,4 dan mayor consistencia. En caso de gram positivas, el 90% de la pared es el peptidoglicano, al que se añaden alcoholes llamados ácidos ticoicos, unos derivados de glúcidos que aportan carga negativa y favorecen el intercambio iónico entre el interior y exterior celular.
En bacterias gram negativas el peptidoglicano es sólo el 10% de la pared, que está ocnsituida además por una capa membranosa externa a ésta llamada membrana de lipopolisacáridos. Ésta está formada por polisacáridos unidos a lípidos y representa un alto porcentaje de la composición total de la pared (mide más de 10 nm de grosor). Esta membrana externa de lipopolisacáridos, tamién llamada LPS está formada por tres tipos de componentes: el lípido A, el núcleo del polisacárido y el polisacárido específico O. El lípido A es un tipo de lípido formado por la unión de cadenas de ácidos grasos a oligosacáridos de N-acetilglucosamina por enlaces éster-amino. Confiere el carácter tóxico a las becterias Gram negativas debido al caracter de las endotoxinas que contiene el lípido A. El núcelo del polisacárido está formado por la molécula KDO (cetodesoxioctonato), varias heptosas (monosacáridos de 7 carbonos) y uniones de glucosas con galactosas. Finalmente el polisacárido O presenta repeticiones de glucosas, galactosas, manosas, ramnosas, abecuosas y tivelosas. La membrana de LPS contiene además unas proteínas porinas que con un diámetro de cerca de 1 nm permiten el paso de determinadas moléculas pequeñas hidrofílicas y aumenta la permeabilidad.
La clave de la tinción Gram que divide las bacterias en 2 grupos en función de su pared celular, es que las gram negativas, al recibir la tinción y formar un complejo de cristal violeta y Iodo y añadir un alcohol, se puede extraer, lo cual no es posible en gram positivas
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