Пенициллиннің құрамына бета-лактам гетероцикл кіреді. Бұл гетероцикл пенициллиннің негізгі құрылымында маңызды рөл атқарады, себебі ол оның антибактериалдық әсерін қамтамасыз етеді.
Пенициллиннің тұрақсыздығы бірқатар факторларға байланысты. Оның құрамындағы бета-лактам сақинасы гидролизге өте сезімтал, сондықтан гетероциклдің құрылымы сутек иондары мен су молекулаларының әсерінен оңай бұзылуы мүмкін. Бұл тұрақсыздық пенициллиннің температураға, рН деңгейіне және қоршаған ортадағы басқа факторларға әсер ететіндігінен болады.
Сондай-ақ, пенициллин антибиотиктері көптеген микроорганизмдермен шығарылатын бета-лактамаз ферменттерімен де бұзылуы мүмкін, бұл олардың тиімділігін төмендетеді.
