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細菌的細胞壁是位於細胞膜外層的重要結構。它就像一層堅固的盔甲，保護著內部脆弱的細胞膜和細胞質。細胞壁不僅維持細菌的特定形狀，還能抵抗外界的滲透壓變化，防止細胞因吸水過多而破裂。
肽聚糖是細菌細胞壁的核心成分和特徵性結構。它由兩種糖分子，N-乙醯葡糖胺和N-乙醯胞壁酸交替連接形成長鏈。這些糖鏈再通過短肽相互交聯，形成一個巨大的網狀三維結構。肽聚糖是原核生物特有的分子，在動植物細胞中並不存在。
革蘭氏陽性菌的細胞壁結構相對簡單，主要特點是擁有厚實的肽聚糖層，厚度可達20到80奈米。在肽聚糖層中還含有大量的磷壁酸，這些分子參與離子交換和細胞粘附。由於厚實的肽聚糖層能夠保留結晶紫染料，革蘭氏陽性菌在染色後呈現紫色。
革蘭氏陰性菌的細胞壁結構更為複雜。它們具有較薄的肽聚糖層，厚度只有10到15奈米。最特別的是擁有外膜結構，外膜含有脂多糖，也就是內毒素的主要來源。由於薄肽聚糖層無法保留結晶紫染料，革蘭氏陰性菌在染色後呈現紅色。外膜為細菌提供額外的保護，使其對許多抗生素具有較強的抵抗力。
細胞壁對細菌具有多重重要功能。它維持細胞的特定形狀，抵抗滲透壓變化，提供結構支撐，並參與物質交換。更重要的是，細胞壁是許多抗生素的作用靶點。青黴素、頭孢菌素等抗生素通過干擾肽聚糖的合成，破壞細胞壁結構，最終導致細菌死亡。這使得細胞壁成為對抗細菌感染的重要治療靶點。