El anillo de beta-lactama es obviamente una de las partes funcionales más importantes de cualquier antibiótico beta-lactámico. Lo revisaré rápidamente antes de llegar a las otras partes funcionales de la molécula porque creo que mi respuesta sería incompleta sin mencionarla, pero siéntase libre de omitirla si no le interesa particularmente leer sobre la funcionalidad del anillo betalactámico. .
Fuente de la imagen: penicilina
El anillo de beta-lactama (la parte cuadrada de la molécula de arriba) funciona uniéndose covalentemente a una proteína de unión a penicilina llamada transpeptidasa. La transpeptidasa funciona en la reticulación del peptidoglicano en la pared celular de una bacteria gram-positiva. La penicilina se asemeja de algún modo al extremo terminal D-ala D-ala del peptidoglicano, por lo que es fácilmente incorporada “accidentalmente” por la transpeptidasa en la pared celular bacteriana. 
Fuente de la imagen: Proteopedia, la vida en 3D
Debido a la tensión masiva en el anillo beta-lactama de forma cuadrada, las estructuras de resonancia no son factibles. Esto, combinado con los átomos de nitrógeno y azufre que extraen los electrones, hace que el carbono carbonilo en el anillo de beta-lactama sea muy electrofílico. La electrofilia hace que el anillo betalactámico sea extremadamente susceptible a la hidrólisis, que es lo que sucede cuando la molécula de penicilina entra en contacto con el sitio activo hidroxilo del residuo de serina en la enzima transpeptidasa. 
Fuente de la imagen: Página en weber.edu
Esencialmente, la molécula de penicilina ahora toma el lugar del siguiente bloque de construcción de peptidoglicano que se habría agregado a la cadena de crecimiento en la pared celular de la bacteria. La eliminación de la molécula de penicilina es extremadamente lenta, por lo que esta es una modificación casi permanente. En el momento en que la penicilina podría haber sido eliminada, la bacteria habría muerto debido a la lisis celular o la inhibición del crecimiento / división.
Ahora, usted había preguntado sobre otras áreas funcionales de la molécula. Aquí está de nuevo, como referencia. Como se mencionó anteriormente, el átomo de azufre es un componente importante de la molécula. Desempeña un papel fundamental en el aumento de la electrofilicidad del carbono de carbonilo en el anillo de beta-lactama, lo que permite su reactividad.
Los grupos metilo a la derecha de la molécula son importantes en términos de impedimento estérico. Un grupo de etilo podría ir aquí también, pero cualquier cosa más grande probablemente causará demasiado impedimento estérico en el sitio de unión, y la potencia se reducirá. Lo mismo puede decirse del átomo de hidrógeno (no explícitamente etiquetado arriba) que estaría en la esquina superior izquierda del “cuadrado” de beta-lactámicos. Los sustratos más gruesos que un hidrógeno también causarán un impedimento estérico en el sitio de unión.
El ácido carboxílico es importante para la unión en el sitio activo. El ácido carboxílico pierde su hidrógeno y se carga negativamente. Luego puede asociarse con el NH3 + cargado positivamente en el residuo de lisina que está disponible en el sitio activo. Esto se muestra a continuación. 
Fuente de la imagen: la bioquímica es algo bueno
Lo único que queda por discutir es el grupo R en el extremo izquierdo de la molécula. La estructura que he estado mostrando es una especie de estructura de penicilina “básica”. El grupo R cambia con diferentes antibióticos betalactámicos y afecta las características de la molécula. Una de las principales características que puede afectar es la sensibilidad a los ácidos de la molécula. El grupo carbonilo que se encuentra no en el anillo de beta-lactama, sino a la izquierda del mismo, tiene un átomo de oxígeno muy nucleofílico. Si se lo deja solo, tendrá una tendencia a atacar el carbono de carbonilo en el anillo de beta-lactama, lo que comprometerá la estructura del anillo (visto en la parte inferior de la imagen a continuación): 
Fuente de la imagen: una reseña ilustrada sobre la penicilina y la cefalosporina: una guía de estudio instantánea para estudiantes de farmacia
Si la cadena R añadida es un grupo de extracción de electrones, esto puede ayudar a resolver este problema. Si los electrones se alejan de ese átomo de oxígeno, no será tan nucleófilo y será menos propenso a atacar a su vecino de carbono.
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La cadena R también puede ayudar a reducir los ataques a la molécula de penicilina por las enzimas beta-lactamasa. Estas enzimas son producidas por algunas bacterias para tratar de descomponer las moléculas de betalactámicos para reducir su eficacia. Si la cadena R es una molécula voluminosa, ayudará a “proteger” el anillo de beta-lactama y ayudará a preservar la eficacia de la molécula.
Por último, las propiedades de la cadena R pueden ayudar a determinar el espectro de actividad de la molécula. 
Crédito de la imagen: página en clevelandclinicmeded.com
Es extremadamente común tener un grupo hidrofóbico como un anillo aromático como parte de la cadena R. Esto ayuda a aumentar la permeabilidad a la pared celular bacteriana y ayuda a aumentar la actividad contra bacterias Gram-positivas. Como puede ver arriba, hay muchas modificaciones diferentes de la cadena R que se han realizado, y esta es solo una lista de cefalosporinas (un tipo de betalactámico). Otros parientes de penicilina, como carbapenems, tienen diferentes cadenas laterales también. En general, las compañías farmacéuticas las modifican o “modifican” para tratar de descubrir pequeñas formas de aumentar la absorción intestinal, aumentar la permeabilidad en la bacteria y prevenir la descomposición de la molécula. Esas son otras formas en que la varianza en la cadena R puede ayudar a definir las características de la molécula.
Utilicé el conocimiento que obtuve de un curso de química médica para escribir esta respuesta, pero encontré este sitio muy útil para ayudar a escribir esto: penicilina y cefalosporina. Es posible que desee considerar leer detenidamente para leer más y diagramas.