革蘭陽性菌與陰性菌的結構差異甚大，與母核相聯接的側鏈不同可影響β-內酰胺類各藥的親脂性或親水性。有效藥物必需能進入菌體作用于細胞膜上的靶位PBPs。影響抗菌作用的主要因素有：
① 藥物透過革蘭陽性菌細胞壁或陰性菌脂蛋白外膜（即第一道穿透屏障）的難易；
② 對β-內酰胺酶（第二道酶水解屏障）的穩定性；
③ 對抗菌作用靶位PBPs的親和性。
根據這些因素，目前臨床應用的β-內酰胺類對革蘭陽性與陰性菌的作用大致有6種類型。
Ⅰ類為青霉素及口服青霉素V，易透過革蘭陽性菌胞壁粘肽層，但它們不能透過革蘭陰性菌糖蛋白磷脂外膜，因而屬窄譜的僅對革蘭陽性菌有效。
Ⅱ類包括有氨芐西林、羧芐西林、酰脲類青霉素、亞胺培南及若干頭孢菌素，能適度透過革蘭陽性菌的胞壁粘肽層，對革蘭陰性菌的外膜透過性則很好，因而是廣譜抗菌藥物。
Ⅲ類為青霉素等容易被革蘭陽性菌的胞外β-內酰胺酶即青霉素酶破壞滅活的青霉素類，對產酶菌往往表現明顯的耐藥性。
Ⅳ類為異惡唑類青霉素、頭孢菌素一、二代及亞胺培南等對青霉素酶穩定，對革蘭陽性的產酶菌有效，但對染色體突變而改變的PBPs結構，可使藥物與PBPs的親和力下降或消失，因而無效。
Ⅴ類包括酰脲類青霉素（阿洛西林與美洛西林等）、羧芐青霉素及頭孢菌素一、二代，當胞膜外間隙的β-內酰胺酶少量存在時有抗菌效果，大量酶存在時，則被破壞而無效。
Ⅵ類包括第三代頭孢菌素、氨曲南、亞胺培南等對β-內酰胺酶十分穩定，即使大量β-內酰胺酶存在時仍然有效，但對因染色體突變而改變了的PBPs則無效，加用氨基甙類抗生素也仍然無效。