細胞壁は動物細胞以外の細胞生物に見られる細胞外マトリックスである．植物にはセルロース，ヘミセルロース，ペクチン質が，真菌類の多くにはキチンが，細菌類ではペプチドグリカンが含まれる．
1）セルロース（cellulose）
（C6H10O5）nで表される植物細胞壁の骨格となる多糖で，グルコースがβ-（1→4）結合により直鎖状に連結した高分子である．植物細胞壁では，数十本程度のセルロース分子が束状になった微繊維（ミクロフィブリル ; microfibril）と呼ばれる構造を取る（図1）．さらに，微繊維同士はロープ状に会合し，マクロフィブリル（macrofibril）と呼ばれる構造を作り，細胞壁の強度を高めている．セルロースは地球上に最も多く存在する炭水化物で，「繊維素」と呼ばれることもある．
2）ヘミセルロース（hemicellulose）
ヘミセルロースはセルロース微繊維間を架橋結合できる架橋性多糖（cross-linking glycan）の総称であり，セルロース微繊維間をつなぐことにより網目状構造を作り，細胞壁のマトリックス強度を維持する（図2）．“ヘミセルロース”は，多糖の構造と関係なく，細胞壁からアルカリ性水溶液で抽出される多糖の総称を指す言葉であり，実態が分かり難い．現在では，“ヘミセルロース”という総称名ではなく，キシログルカン（多くの植物の一次細胞壁に存在する）やグルコマンナン（コンニャクイモの貯蔵性多糖）など，それぞれの多糖の構造名で呼ばれることが多い．
3）ペクチン（pectin）
ペクチンは果物などに多く含まれる多糖で，植物組織中では一次細胞壁だけでなく中葉（ミドルラメラ ; middle lamella）にも存在し，隣接する細胞同士を結び付けている．ペクチンは主に負に荷電したガラクツロン酸（galacturonic acid）がα-（1→4）結合した鎖状分子（ポリガラクツロン酸）を基本とする．ガラクツロン酸のカルボキシル基が部分的にメチルエステル化され，メトキシル基（R-OCH3）を含むものをペクチニン酸（pectinic acid），メトキシル基を含まないものをペクチン酸（pectic acid）と呼ぶ．植物細胞壁中では，通常ガラクツロナン分子に部分的にラムノースが結合したラムノガラクツロナン（rhamnogalacturonan）を主鎖に，ガラクトースやアラビノースなどの中性糖を側鎖に持つ分枝性多糖として存在する．ガラクツロナン分子同士は，カルシウムイオンが介在することによるイオン結合により構造を強化することができる．
4）キチン（chitin）
真菌類の他，節足動物や軟体動物にも含まれる．キチンはβ-（1→4）ポリ-N-アセチルグルコサミンで，しばしばポリグルコースとβ-（1→3）結合している．
5）ペプチドグリカン（peptidoglycan）
ムレイン（murein）とも呼ばれる．短いペプチドによって多糖鎖が架橋することにより網状の分子を作り，細胞壁の強度を維持している．
