分子識別

分子識別指的是兩個或更多個分子，通過非共價鍵的作用，產生特異性相互作用關係，如氫鍵、范德華力、金屬配位、疏水性、π-π重疊、共振等。除了這些直接相互作用外，溶劑還可以在驅動分子識別的過程中起主要的間接作用。參與分子識別的宿主和客體表現出分子互補性。

生物系統

生物系統中，分子識別發揮著重要作用，如抗體對抗原的特異性防禦、DNA與蛋白質結合成染色體，細胞膜上糖與蛋白質的結合、核糖核酸與染色體的協同工作等。

作用於肽鏈的抗生素是一種重要例子。萬古黴素與細菌細胞中帶有末端 D-丙氨醯-D-丙氨酸的肽鏈以五個氫鍵結合，使其無法用於構建細菌的細胞壁，這是其對細菌殺傷性的來源。

奈米識別

分子識別為合成奈米級元件帶來了可能性。仿生聚合物（如擬肽）可用於識別較大的生物靶標（如蛋白質），並且聚合物可與螢光奈米材料共同建立大分子結構，作為用於光學蛋白識別和檢測的合成抗體。

超分子系統

化學家已經證明可以設計出許多具有分子識別功能的人工超分子系統。

這種系統的最早例子之一是冠醚，其能夠選擇性地結合特定的陽離子。

靜態與動態

分子識別可以分為靜態分子識別和動態分子識別。靜態分子識別類似於鑰匙和鑰匙孔之間的相互作用，它是主體分子和客體分子之間形成主客締合物的 1:1 型配位反應。為了實現高級的靜態分子識別，有必要建立特定於客體分子的識別位點。

在動態分子識別中，第一個客體與主體的結合，會影響第二個客體與第二結合位點的締合常數，導致這個結合過程存在某種「合作」關係 。 在正變構系統（positive allosteric system）中，第一位客人的結合會增加第二位客人的結合常數。而對於負變構系統（negative allosteric system），第一個客體的結合降低了與第二個客體的締合常數。這種類型的動態特性特別重要，因為它提供了調節生物系統中締合方式的機制。動態分子識別可以通過構象校對機制，增強區分數個競爭靶標的能力。動態分子識別是一項研究熱點，以用於功能強大的化學傳感器和分子設備。

複雜性

一項基於分子模擬和順應性常數的研究將分子識別描述為一種組織現象。即使對於像碳水化合物這樣的小分子，假設每個氫鍵的強度都是已知的，也無法預測或設計識別過程。然而，正如 Mobley 等人總結的那樣，對分子識別事件的準確預測需要超越客體和主體之間某一時刻的狀態信息的靜態快照。熵是熱力學層面上驅動主客分子結合過程的關鍵因素，需要加以考慮以便更準確地預測識別過程。在單一締合結構的靜態快照中很少觀察到熵。