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分子辨識（molecular recognition）一直是化學家及分子生物學家等相當有興趣的課題，自然界中早就存在這許多極佳分子辨識的範例：像「生命」的特性內就少不了「分子辨識」。生物有極優美的分子辨識系統，但是我們對它們的瞭解在早期只是抽像的概念；一直到進入分子尺度的研究後才逐漸對分子辨識有進一步的瞭解。
     所謂代測物，是待測或待分析的物種，又可稱為分析物（analyte）、受質（substrate）、客體（guest）或配基（ligand）；而在分子辨識中，能夠來辨識出受質的分子單元稱為受體（receptor）或主體（host）。受質與守體因互相辨識而形成複合物（complex），結合常數Ka（association constant）常常用來評估辨識的程度，Ka愈大表示平衡愈趨向右邊，複合物愈容易生成，即分子辨識愈好。
        怎麼去認識代測物，靠的是「分子辨識」，而推動分子辨識的主要動力是「分子間的作用」；愈多受質與受體分子間的作用存在，則愈可有效的分子辨識。設計並製造一個分子辨識單元並不容易，這個研究題目本身就是很深奧而極度引人興趣；有大量研究者付出心力在設計具專一性（specificity）、強親和力（strong affinity）的受體上。
1.親合力（affinity）：指某一配基對受體的結合強度。通常以其結合的平衡常數或等價的結合自由能（DG, free energy of binding）表示，這常是化學家的指標；而在生物學家因對應到直接觀測的方便性，也常常採用IC50（固定受體濃度下，配基抑制50%受體活性的濃度）。
2.專一性（specificity）：是選擇性（selectivity）的極端，簡單來說指某一受體對某一配基來說有比其他配基極度好之親合力；正確來說一般配基對某種結構的分子都有一定之選擇性（較強的親合力），但常以專一性來籠統稱呼，因必須有個概念：沒有絕對的專一性，再不易結合配基受體對還是有一定之親合力。

       分子間的辨識往往需存在有兩個要素：一是分子間作用力（intramolecular interaction）、還有互補的結構（complementary structure）。
(1). 分子間作用力：
設計的受體欲辨識受質，不管從鑰匙與鎖模型（lock-and-key model）或是誘導填入模型（induced-fit model）來看，受體與受質間一定要有某種程度的靠近結合，在空間隔地很開很開（相對分子尺度而言）的分子是很難有作用的；因此分子辨識作用得要有「相吸引」的機制才行。這種作用是分子間的吸引力；在化學鍵的議題中，有提及許多分子間作用：
1.靜電作用：靜電作用（electrostatic interaction）包括帶電偶極（electric dipole）及帶電（charged）的分子之間靜電交互作用，強度變化大。其中偶極作用有方向性。
2.氫鍵：氫鍵（hydrogen bonding）特殊的電偶極-電偶極作用（dipole-dipole interaction），強度約是5-30 kcal/mol；分子間作用力也頗強。但對作用角度敏感。
3. 凡得瓦作用：凡得瓦作用（Van der Waals interaction），是牽涉到誘導偶極（induced dipole）作用，強度小於1-2 kcal/mol。  
4. 疏水性作用：疏水性作用（hydrophobic interaction）；即在水溶液中油性基團（oily group）的聚集傾向，目的在減少水在油性基團外的溶合面積。
由於這些官能基與共軛官能基（能互補與其相吸引的基團）作用，使得分子間彼此吸引在數個埃（angstrom, Å, 1Å＝10-10m）內。

(2). 互補的結構：
若受質內具有不只一個可提供分子內作用的官能基後，則受體的共軛官能基的空間相對排列就相當重要了。也就是說，雖然有那麼多的吸引單元，但是每一個都要對上（match）才能達到最大的吸引力補償。這說起來很容易，但在分子的層次上就不簡單了；官能基間隔開用的連接端選擇設計：柔軟度（flexibility）、距離（distance）、構形（conformation）等等分子結構因素都必須好好地考慮。往往設計者很容易挑選出適當的互補共軛官能基，但要如何以分子角度「安置」它們？往往才是更大的挑戰。我們常常聽到「蛋白質中月生月太鏈三度空間構形是決定它功能的關鍵」正是如此；鑰匙與鎖模型和誘導填入模型外在、直觀上都是有考慮「形狀」的互補性，但內在、非圖示的分子間作用也必須隨時自我提醒著。
仔細看看上述分子間作用力的數量級，若相較於形成共價鍵或離子作用力，分子間的作用力強度並不算太大，大部分只算是弱的作用力（weak interaction）；作用力反應在辨識能力上，那單單弱的作用力如何說明生物中超高的辨識效果？秘訣就在「團結」。愈好的辨識一定要有愈高的結合自由能（association free energy，相當於親和力），即愈高結合常數（association constant, Ka）愈好。聯合許多弱的分子間作用，結合自由能慢慢還是能累積到驚人的高；但這又回到前述的要求：分子間作用一定要有互相加成的空間排列。
如此的聯合策略還有更深的目的，它隱含了對受質選擇性的存在。同樣是從一大群人找出一位候選者；只看中一個條件或是同時以多個要求的篩選，哪一種找到的準確度高？無疑地是後者。單一條件的篩選或許快，但出錯的情形更多；多個要求的篩選雖慢，但不易出錯。
1987年的諾貝爾化學獎頒給Donald J. Cram, Jean-Marie Lehn及Charles J. Pedersen等三人，他們的工作主要是有關於超分子化學（supramolecular chemistry）；我們舉其中有關冠醚的部分作離子說明：冠醚指的是大環的環狀多醚類；如下圖的 [15]crown-5, [18]crown-6及[21]crown-7等三種冠醚，其中方括弧內的數字表示大環總原子數、而短線後的數字則是大環中可供配位原子（這裡指氧原子）的數目。
這些冠醚對陽離子有不錯的結合能力，但值得注意的是 [15]crown-5對鈉離子（Na+）的親和力較好；而類似地情況，[18]crown-6及[21]crown-7分別與鉀離子（K+）及銫離子（Cs+）選擇性互補。冠醚對陽離子的「辨識」來自氧原子上的孤對電子（lone pair electrons）；而不同冠醚對不同陽離子的選擇性則來自冠醚上各個氧的配置，[18]crown-6的六個氧的配置對鈉離子比較遠、對銫離子又太近（就像戴不緊的帽子，頭不是在帽子內而是偏向一邊），在作用都未達到最適化，也有用腔孔大小來說明 [18]crown-6對鉀離子是較好的安排。（注意！[18]crown-6對Na+的結合能力其實也不弱，甚至比[15]crown-5好；因此上述傾向是相對的）
這種預安置（preorganization）的腔狀（cavity）結構，「排好好地」等著辨識受質，正與先前探討辨識原理不謀而合。預安置的策略，可補償因辨識形成複合物而損失的熵值（entropy）；換句話說：搖擺不定的辨識基團在辨識時，需要額外付出「能量」引導它朝向正確的方位，自然就不利親和力了。若是未環成大環的多醚類，雖然有相似的分子作用力官能基，但其選擇性及親和力都是很差的。