Un ligando è una piccola molecola di segnalazione coinvolta in processi sia inorganici che biochimici. Nella chimica di coordinazione, un ligando consente la formazione di un complesso di coordinazione, o associazione di diverse molecole in soluzione. La biochimica definisce generalmente i ligandi come molecole messaggere, come ormoni, substrati o fattori di attivazione e inibizione.
In chimica, i ligandi spesso implicano la condivisione di coppie di elettroni per formare i complessi. Molti ligandi contengono coppie solitarie extra di elettroni che usano per distribuire tra gli altri atomi nel complesso. Di conseguenza, molti di questi sono essi stessi basi di Lewis o donatori di coppie di elettroni.
La chimica classifica spesso i ligandi in base ai modelli di legame del ligando, alle dimensioni e alla carica elettrica. La denticità, una proprietà dei ligandi chimici, descrive il numero di formazioni di legame che si verificano tra i ligandi e gli altri metalli o molecole all’interno di un complesso di coordinazione. Diversi numeri di legame si tradurranno in diverse strutture complesse tridimensionali complessive. Ad esempio, i ligandi che possono ottenere quattro legami alla fine produrranno strutture tetraedriche, mentre quelli che possono legarsi solo a un’altra molecola, i ligandi monodentati, possono formare solo una struttura lineare. Generalmente, la stabilità del complesso dipende dai legami formati da un singolo ligando, che aumenta la struttura e la rigidità del legame.
Anche la dimensione e la carica sono qualità che variano all’interno della chimica del ligando. Non solo determineranno quanti legami possono essere formati con altri atomi, ma determineranno anche il tipo di atomi che verranno introdotti nel complesso di coordinazione. Bulk e grandi dimensioni alterano anche gli angoli con cui i ligandi si legano agli altri atomi in un complesso.
In biochimica, i ligandi si riferiscono a molecole di segnalazione o etichettatura che si legano a determinati siti su recettori, enzimi o altre proteine all’interno di una cellula. Questi vanno dagli ormoni, che portano a vie di trasduzione del segnale e cascate di segnale all’interno di una cellula, a substrati di base, che si legano agli enzimi e subiscono una singola serie di reazioni chimiche. Sono spesso descritti in termini della loro affinità di legame o di quanto fortemente attraggono e legano la loro molecola bersaglio.
I ligandi possono anche agire come etichette per determinate proteine nei processi di modifica post-traduzionali. Possono attivare o inibire diverse proteine in base ai loro stati di legame, indirizzare le proteine verso diverse regioni all’interno della cellula o etichettare le proteine per la degradazione. Nel caso dell’ubiquitina, ad esempio, le proteine sono etichettate con tre o quattro molecole di ubiquitina, quindi altri enzimi le legheranno e le degradano.