Лекарственное средство изменяет функции организма только в том случае, если входит в контакт с внутренними структурами организма.
а) Ковалентные связи. Ковалентная связь возникает между двумя атомами, если каждый отдает электрон, образующий пару электронов (облако). В структурных формулах это состояние обозначается знаком «тире». Ковалентная связь крепкая, т. е. необратимая или малообратимая. Некоторые препараты ковалентно связываются с биологическими структурами. Поскольку сама связь и, возможно, ее эффект сохраняются длительное время после отмены препарата, терапию сложно контролировать.
Примерами являются алкилирующие противоопухолевые препараты и фосфорорганические соединения. Реакции конъюгации, происходящие при биотрансформации, также представляют собой ковалентные связи (с глюкуроновой кислотой).
б) Нековалентные связи. В процессе формирования нековалентных связей не происходит образования общей пары электронов. Эти связи обратимые и часто встречаются в большинстве взаимодействий лекарство-рецептор. Поскольку препарат обычно прикрепляется к своей точке приложения посредством множества контактов, в этом могут участвовать некоторые типы связей, описываемые ниже.
- Электростатическая связь. Положительные и отрицательные заряды притягиваются.
Ионное взаимодействие. Ион — частица, заряженная положительно (катион) или отрицательно (анион), т. е. в атоме имеется соответственно дефицит или избыток электронов. Притяжение между противоположно заряженными ионами обратно пропорционально квадрату расстояния между ними; это — первые силы, влекущие заряженные молекулы препарата к его участку связывания. Для ионного взаимодействия характерна относительно высокая стабильность.
Ион-дипольное взаимодействие. Если связывающие электроны асимметрично распределены вокруг участвующих в связи атомных ядер, один атом несет на себе частично отрицательный заряд (δ-), а его партнер — частично положительный (δ+). Таким образом, молекула находится в положительном и отрицательном поле, т. е. имеет полярность и представляет собой диполь. Частичный заряд может вступать в электростатическое взаимодействие с противоположно заряженным ионом.
Диполь-дипольное взаимодействие — электростатическое притяжение между противоположными частичными зарядами. Когда атом водорода, несущий частичный положительный заряд, связывается с двумя атомами, несущими частично отрицательные заряды,образуется водородная связь.
- Вандерваальсовы связи образуются между группами неполярных молекул, оказавшихся на близком расстоянии друг от друга. Спонтанный временный разрыв электронного облака (кратковременное ослабление диполя) может индуцировать образование противоположного диполя в соседней молекуле. Таким образом, вандерваальсовы связи также являются формой электростатического притяжения, хотя и очень малой силы (обратно пропорциональной расстоянию в 7-й степени).
- Гидрофобные взаимодействия. Притяжение между диполями воды достаточно сильное, чтобы препятствовать интеркаляции любых неполярных (незаряженных) молекул. Притягиваясь друг к другу, молекулы Н2О вытесняют неполярные частицы из центра к периферии. Соответственно, в организме неполярные частицы, например цепи жирных кислот клеточных мембран или неполярные участки рецептора, с большей вероятностью могут остаться в безводном неполярном окружении.
