头孢菌素是一类广泛使用的β-内酰胺类抗生素，其主要的抗菌机制是通过干扰细菌细胞壁的合成过程来实现的。细胞壁对于细菌来说是非常重要的结构，它不仅维持了细菌的形态，还保护细菌免受外界环境的影响，例如防止渗透压的变化对细菌造成伤害。
头孢菌素的作用靶点主要是细菌细胞壁合成中的一个关键酶——转肽酶（也称为青霉素结合蛋白，PBPs）。在正常情况下，PBPs负责将多肽链连接到细胞壁的肽聚糖层上，这是细胞壁合成的重要步骤。当细菌暴露于头孢菌素时，这些药物会与PBPs紧密结合，从而抑制它们的功能。由于转肽酶无法完成其正常的生化反应，导致细菌细胞壁不能正常合成和修复。
随着细胞壁合成受阻，细菌的保护屏障变得脆弱，容易受到外界环境的影响，比如渗透压的变化可能导致细菌膨胀甚至破裂死亡。此外，细胞壁合成障碍还可能引起细菌内部生理功能紊乱，进一步加剧了细菌的损伤程度，最终导致细菌死亡。
因此，头孢菌素通过特异性地干扰细菌细胞壁合成过程中的关键步骤，有效地发挥其抗菌作用。这种机制使得头孢菌素对许多革兰氏阳性菌和部分革兰氏阴性菌具有良好的抗菌效果。
