研究小分子(药物小分子和环境污染物)与生物大分子(蛋白质和DNA)之间的直接相互作用，有助于理解它们进入机体后的作用靶点、如何干扰生物大分子与其它小分子正常的相互作用、以及作为始发信号如何引发下游的分子生物学变化，这应该是各种生物学机制研究的根本。
相互作用的方式千变万化。如何用这种本质的化学事件解释生物学层次上的、与疾病有关的表型变化是研究的终极目标。我们最常关注的、可以与小分子直接作用的生物大分子主要有蛋白质和DNA，其作用方式分为共价结合和非共价结合。对于蛋白质而言，酶、受体等不同蛋白质与小分子的作用方式有较大的不同。这些大分子与小分子结合后，结局不尽相同，可逆不可逆、结构变化或无变化、可抑制可激活等。通常所关注的配体-受体结合模式仅是非共价结合的一种。
1.相互作用方式分类
共价结合：主要依赖于共价键。小分子与DNA的共价结合方式可有：与碱基形成的加合物、链内或链间交联物
非共价结合: 弱相互作用，包括静电力、范德华力、氢键、疏水作用等。一般把小分子与DNA非共价结合的方式分为三类：静电结合(DNA带负电荷的磷酸基) 、沟槽结合(DNA双螺旋大沟和小沟)、嵌插结合(相邻碱基间)。
纳米材料的吸附：一般将吸附分为物理吸附和化学吸附。物理吸附相当于各种弱相互作用介导的非共价结合，化学吸附相当于产生化学键的共价结合。
2.研究相互作用的实验方法
可以研究小分子与生物大分子的结合常数、结合位置、结合位点数、结合作用力，以及结合后的生物大分子的结构和功能的变化。常用实验方法有平衡透析法、光谱法、色谱法、电泳法、X射线衍射法和核磁共振等结构分析方法。
以荧光光谱法简言光谱法原理，蛋白质存在某特残基，有特征的荧光光谱。小分子与之结合后可以改变它们的光谱特点，进而求出结合常数，并推导出结合的作用机理。紫外-可见吸收光谱法同理。
通过平衡常数K，计算各种热力学参数判断结合的作用类型，ΔH>0,ΔS>0，疏水作用为主; ΔH<0,δs<0氢键或范德华力为主; δh<0,δs="">0 静电作用为主；
3.研究相互作用的计算模拟方法
如分子对接和分子动力学模拟，参考其它博文。
