Batteri gram-negativi

Hanno una parete più complessa. Dal punto di vista strutturale, una parete cellulare gram-negativa contiene due strati esterni alla membrana citoplasmatica. Il primo è rappresentato da un sottile strato di peptidoglicano, privo di acidi teicoici e lipoteicoici. Il secondo è rappresentato dalla membrana esterna. L'area tra le due membrane è detta spazio periplasmatico. Esso contiene i componenti dei sistemi di trasporto di ferro, proteine, zuccheri e altri metaboliti, e di una varietà di enzimi, tra i quali vi sono proteasi, fosfatasi, lipasi, nucleasi. Nel caso delle specie patogene, i fattori litici di virulenza si trovano in questo spazio e includono collagenasi, ialuronidasi, proteasi e β-lattamasi. La parete dei gram-negativi è anche attraversata da diversi sistemi di trasporto, compresi i sistemi di secrezione di Tipo I, II, III, IV e V. Quello di Tipo III per alcuni batteri rappresenta un importante fattore di virulenza, dato che può fungere da siringa per iniettare proteine nelle altre cellule. La membrana esterna ha una struttura asimmetrica unica per l'organizzazione del suo foglietto esterno. Esso è principalmente costituito da LPS. Il LPS è anche detto endotossina, un potente stimolatore delle risposte innate. Il rilascio di grandi quantità di endotossina in circolo è causa della reazione di Schwartzman (coagulazione intravascolare disseminata). Neisseria contiene un composto affine: il lipooligosaccaride, LOS.
Tra le molte proteine transmembrana vi sono le porine, che formano pori che consentono la diffusione attraverso la membrana di molecole idrofile di massa inferiore a 700 Da.
La membrana esterna è connessa a quella citoplasmatica in siti di adesione ed è legata al peptidoglicano mediante lipoproteina. I siti di adesione forniscono un percorso membranoso per la fornitura alla membrana esterna dei suoi componenti di recente sintesi.