所有細菌的表面均具有一層稱為細胞壁的結構，其組成成分主要為肽聚糖（peptidoglycan）。肽聚糖的存在在于提供了細菌細胞壁的強度，具有機械性保護意義。革蘭氏陰性細菌在肽聚糖的外側還含有一層稱為外膜（outer membrane）的“單位膜"結構，細菌內毒素即脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）即存在于這一結構中（圖1-1）。

應用現代分子生物學方法，可以將細菌外膜完整地從細胞壁中抽提出來，而不受細菌其他結構及成分的影響。細菌外膜主要含有磷脂、蛋白質及脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）。與細胞膜比較，外膜中所含的蛋白質種類甚少，但存在的總量卻很高。外膜所含的磷脂種類亦很少，其中以磷脂酰乙醇胺為主。某些野型細菌（如鼠傷寒沙門氏菌）外膜中所含的磷脂量極少，甚至不足以組成外膜的一個單層。另一方面，外膜中含有一種特征性的成分即內毒素，每個菌細胞所含的內毒素分子數可達2.5×106，這些分子全部分布于外膜的外葉中，約占外膜總表面積的45%。

應當指出的一點是，不同種屬的細菌，它們外膜的化學組成可有不同。某些粗糙型突變株細菌外膜中的磷脂含量極-高，而蛋白質成分極低，但內毒素分子數目卻基本保持恒定。

外膜中存在的某些蛋白質可與胞壁中的肽聚糖層發生共價交聯，從而維持了整個細胞壁的穩定性。