Solo unos pocos participan en la interferencia con la síntesis de la pared celular, probablemente la mejor conocida sea la penicilina.
Las bacterias que intentan crecer y dividirse en presencia de penicilina no lo hacen, y en su lugar terminan desprendiéndose de sus paredes celulares.
La penicilina y otros antibióticos β-lactámicos actúan inhibiendo las proteínas de unión a la penicilina, que normalmente catalizan la reticulación de las paredes celulares bacterianas.
Las bacterias remodelan constantemente sus paredes celulares de peptidoglucanos, construyendo y descomponiendo partes de la pared celular a medida que crecen y se dividen. Los antibióticos β-Lactam inhiben la formación de enlaces cruzados de peptidoglucano en la pared celular bacteriana; esto se logra mediante la unión del anillo de β-lactama de cuatro miembros de la penicilina a la enzima DD-transpeptidasa. Como consecuencia, la DD-transpeptidasa no puede catalizar la formación de estos enlaces cruzados, y se desarrolla un desequilibrio entre la producción de pared celular y la degradación, lo que provoca que la célula muera rápidamente.
Las enzimas que hidrolizan los enlaces cruzados de peptidoglucano continúan funcionando, incluso mientras que aquellos que forman tales enlaces cruzados no lo hacen. Esto debilita la pared celular de la bacteria y la presión osmótica se descompensa cada vez más, lo que eventualmente causa la muerte celular (citólisis). Además, la acumulación de precursores de peptidoglucano desencadena la activación de hidrolasas de pared celular bacterianas y autolisinas, que además digieren los peptidoglicanos de la pared celular. El pequeño tamaño de las penicilinas aumenta su potencia al permitirles penetrar toda la profundidad de la pared celular. Esto está en contraste con los antibióticos glicopéptidos vancomicina y teicoplanina, que son mucho más grandes que las penicilinas.
