Ein Ligand ist ein kleines Signalmolekül, das sowohl an anorganischen als auch an biochemischen Prozessen beteiligt ist. In der Koordinationschemie ermöglicht ein Ligand die Bildung eines Koordinationskomplexes oder die Assoziation verschiedener Moleküle in Lösung. Die Biochemie definiert Liganden im Allgemeinen als Botenmoleküle, wie Hormone, Substrate oder Aktivierungs- und Hemmfaktoren.
In der Chemie beinhalten Liganden oft die gemeinsame Nutzung von Elektronenpaaren, um die Komplexe zu bilden. Viele Liganden enthalten zusätzliche einsame Elektronenpaare, die sie zur Verteilung auf die anderen Atome im Komplex verwenden. Daher sind viele von ihnen selbst Lewis-Basen oder Elektronenpaardonatoren.
Die Chemie klassifiziert Liganden oft basierend auf Ligandenbindungsmustern, Größe und elektrischer Ladung. Die Zähnigkeit, eine Eigenschaft chemischer Liganden, beschreibt die Anzahl der Bindungsbildungen, die zwischen Liganden und den anderen Metallen oder Molekülen innerhalb eines Koordinationskomplexes auftreten. Unterschiedliche Bindungszahlen führen zu unterschiedlichen dreidimensionalen komplexen Gesamtstrukturen. Beispielsweise ergeben Liganden, die vier Bindungen eingehen können, letztendlich tetraedrische Strukturen, während diejenigen, die nur an ein anderes Molekül binden können, einzähnige Liganden, nur eine lineare Struktur bilden können. Im Allgemeinen hängt die Stabilität des Komplexes von den Bindungen ab, die von einem einzelnen Liganden gebildet werden, was die Struktur und Bindungssteifigkeit erhöht.
Größe und Ladung sind ebenfalls Eigenschaften, die innerhalb der Ligandenchemie variieren. Sie bestimmen nicht nur, wie viele Bindungen mit anderen Atomen gebildet werden können, sondern bestimmen auch die Art der Atome, die in den Koordinationskomplex eingebracht werden. Masse und große Größe verändern auch die Winkel, unter denen Liganden an die anderen Atome in einem Komplex binden.
In der Biochemie beziehen sich Liganden auf Signal- oder Markierungsmoleküle, die an bestimmte Stellen an Rezeptoren, Enzymen oder anderen Proteinen innerhalb einer Zelle binden. Diese reichen von Hormonen, die innerhalb einer Zelle zu Signaltransduktionswegen und Signalkaskaden führen, bis hin zu basischen Substraten, die an Enzyme binden und eine einzige Reihe chemischer Reaktionen eingehen. Sie werden oft in Bezug auf ihre Bindungsaffinität beschrieben oder wie stark sie ihr Zielmolekül anziehen und binden.
Liganden können auch als Marker für bestimmte Proteine in posttranslationalen Modifikationsprozessen fungieren. Sie können verschiedene Proteine basierend auf ihren Bindungszuständen aktivieren oder hemmen, Proteine anvisieren, um sie in verschiedene Regionen innerhalb der Zelle zu lenken, oder Proteine für den Abbau markieren. Im Fall von Ubiquitin zum Beispiel werden Proteine mit drei oder vier Ubiquitinmolekülen markiert, dann binden andere Enzyme sie und bauen sie ab.