Liganzii sunt molecule mai mici care declanșează semnale care se pot uni cu o moleculă mai mare, numită substrat, pentru a exercita un anumit tip de efect biologic. Procesul prin care aceste două tipuri de molecule se unesc se numește legarea ligandului, care este un proces vital prin care hormonii, neurotransmițătorii și medicamentele afectează celulele. Un ligand poate fi produs de un organism sau de om, dar un substrat este întotdeauna o biomoleculă sau o moleculă produsă de un organism. De obicei, substratul este o proteină țintă, care conține situsuri specifice pentru a lega anumiți liganzi.
Forțele intermoleculare sau legăturile mai slabe formate între molecule oferă mijloacele pentru a avea loc legarea ligandului. Legăturile de hidrogen, legăturile ionice și forțele Van der Waal sunt toate folosite pentru a facilita legătura ligand-substrat. Slăbiciunea relativă a acestor legături le permite să fie reversibile, iar ligandul și substratul să se disocieze unul de celălalt, neschimbat, după legare. În rare ocazii, apare legătura covalentă, unde ligandul și substratul nu se disociază ulterior.
Afinitatea este un termen folosit pentru a descrie puterea de legătură dintre ligand și substrat. Liganzii cu afinitate ridicată sunt utili pentru inducerea de modificări în substraturi, deoarece puterea lor de legare le permite să rămână la situs mai mult timp. Anumite proteine țintă, cum ar fi receptorii celulari cu canale ionice cuplate activate prin legare, ar fi prin urmare legate mai eficient de un ligand cu afinitate mare.
Legarea ligandului poate avea mai multe efecte asupra proteinei țintă și sunt clasificate în funcție de modificările structurale care au loc după legare. Termenul agonist se referă la un ligand care se leagă de un situs receptor al proteinei și provoacă un răspuns fizic. Agoniştii parţiali se leagă de situsul receptor, dar sunt capabili doar să provoace un răspuns parţial sau incomplet. Antagoniștii se leagă și de receptori, dar nu provoacă deloc un răspuns. Acești termeni se referă la eficacitatea de legare a ligandului sau la capacitatea unei molecule de a provoca un răspuns atunci când este legată.
Datorită situsurilor receptorilor limitate într-o zonă, legarea ligandului devine competitivă atunci când sunt prezenți mai mult de unul dintre acești compuși. Compusul cu afinitate mai mare se va lega de obicei la substraturi în concentrații mai mari decât unul cu afinitate mai mică. Liganzii se leagă și se disociază în mod constant de receptori, totuși, ceea ce înseamnă că va exista o concentrație mai mică de liganzi cu afinitate mai mică legați de receptori la un moment dat. Atât afinitatea, cât și eficacitatea liganzilor determină modul în care substraturile vor răspunde în prezența lor.