Vários são os possíveis alvos para os agentes antimicrobianos. O conhecimento dos mecanismos de ação destes agentes permite entender sua natureza e o grau de toxicidade seletiva de cada droga.

1) Inibição da síntese da Parede Celular

Estes agentes antimicrobianos correspondem aos mais seletivos, apresentando um elevado índice terapêutico.
Penicilinas, ampicilina e cefalosporinas: contém em sua estrutura um anel b-lactâmico, que interage com proteínas denominadas PBPs (Penicillin Binding Protein), inibindo a enzima envolvida na transpeptidação, responsável pela ligação entre as cadeias de tetrapeptídeos do peptideoglicano. Com isso, há o impedimento da formação das ligações entre os tetrapeptídeos de cadeias adjacentes de peptideoglicano, ocasionando uma perda na rigidez da parede celular. Acredita-se também que tais drogas podem atuar promovendo a ativação de enzimas autolíticas, resultando na degradação da parede.
Bacitracina: interfere com a ação do carreador lipídico que transporta os precursores da parede pela mebrana. Resulta na não formação das ligações entre o NAM e NAG.
Vancomicina: liga-se diretamente à porção tetrapeptídica do peptideoglicano. É ainda a droga de escolha para linhagens resistentes de S. aureus.

2) Ligação à Membrana Citoplasmática

São agentes antimicrobianos que muitas vezes exibem menor grau de toxicidade seletiva.
Polimixinas: Ligam-se à membrana, entre os fosfolipídeos, alterando sua permeabilidade (detergentes). São extremamente eficientes contra Gram negativos, pois afetam tanto a membrana citoplasmática como a membrana externa.
Ionóforos: Moléculas hidrofóbicas que se imiscuem na membrana citoplasmática, permitindo a difusão passiva de compostos ionizados para dentro ou fora da célula.

3) Inibição da síntese de ácidos nucléicos

Seletividade variável.
Novobiocina: se liga a DNA girase, afetando o desenovelamento do DNA, impedindo sua replicação.
Quinolonas: inibem a DNA girase, afetando a replicação, transcrição e reparo.
Rifampicina: ligação à RNA polimerase DNA-dependente, bloqueando a transcrição.

4) Inibição da tradução

São geralmente bastante seletivos. Correspondem a um dos principais grupos de agentes antimicrobianos, uma vez que a síntese protéica corresponde a processo altamente complexo, envolvend várias etapas e diversas moléculas e estruturas.
Estreptomicina e gentamicina: ligam-se à subunidade ribossomal 30S, bloqueando-a e promovendo erros na leitura do mRNA. Interferem com a formação do complexo de iniciação.
Tetraciclina: liga-se à subunidade ribossomal 30S (sítio A), impedindo a ligação do aminoacil-tRNA.
Cloranfenicol: liga-se à subunidade ribossomal 50S e inibe a ligação do tRNA e da peptidil transferase, inibindo a elongação.
Eritromicina: liga-se à subunidade ribossomal 50S e inibe a elongação.

5) Antagonismo metabólico

Geralmente ocorre por um mecanismo deinibição competitiva.
Sulfas e derivados: inibição da síntese do ácido fólico, pela competição com o PABA.
Trimetoprim: bloqueio da síntese do tetrahidrofolato, inibindo a dihidrofolato redutase.
Isoniazida: afeta o metabolismo do NAD ou piridoxal, inibe a síntese do ácido micólico - "fator corda".

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