Фармакологическая активность лекарственного вещества связана с его химическим строением, а так же со строением белкового субстрата (БС) и среды, в которой они взаимодействуют. Такое взаимодействие есть динамическое равновесие двух состояний: до и после взаимодействия. Константа равновесия определяется разностью энергий Гиббса этих двух состояний. Следовательно, параметры этого процесса определяются не только энергетикой образовавшегося комплекса, но и энергией исходного состояния - сольватированного вещества и сольватированного белка.

Основные энергетические эффекты при взаимодействии молекул вещества связаны с образованием водородных связей и гидрофобным эффектом, который в свою очередь является следствием наличия водородных связей между молекулами воды. Однако высокие энергетические эффекты образования водородных связей между взаимодействующими молекулами, не всегда обуславливают высокую энергетику процесса образования комплексов, так как исходное состояние сольватированных молекул также характеризуется высокой энергией водородных связей с молекулами воды.

Всего в молекулах белка в организме встречается 20 аминокислот. Следовательно, мы имеем 20 различных энергетических состояний при взаимодействии какого-то активного центра молекулы с БС. Однако, многие из этих состояний вырождены, т.е. имеют одинаковую энергию. В первую очередь это связано с тем, что взаимодействие происходит в водной среде и для процесса важна только разность энергий. Поэтому повысить энергетический эффект, по сравнению с гидратированным состоянием, способны только аминокислотные остатки глютаминовой и аспарагиновой кислот, взаимодействуя с высоко заряженными атомами водорода в молекуле, а также тирозин и триптофан при взаимодействии с карбоксильными группами находящихся в ионизированной форме. Все остальные полярные аминокислотные остатки не способны увеличить энергии этого процесса, энергетический эффект близок к нулю, что и приводит к вырождению этих состояний. Энергия гидрофобного эффекта почти не зависит от природы гидрофобного аминокислотного остатка, и определяется только площадью взаимодействия. Все эти факты позволяют количественно рассчитать набор возможных дискретных энергетических состояний вещества при взаимодействии его с различными молекулами белка, что и составляет его энергетический спектр в отношении БС.

Следует отметить, что линии в спектре не имеют нулевую ширину, что в первую очередь связано со стерическими эффектами при образовании комплексов и гибкостью молекулы. В спектре существует несколько особых состояний. ΔG_max - это состояние максимально возможного аффинитета к идеально подходящему белку.  ΔG_min - состояние минимального аффинитета, самое энергетически невыгодное состояние. Разница  ΔG_max - ΔG_min определяет ширину энергетического спектра. Состояние  ΔG_min позволяет оценить максимально возможную активность вещества в отношении БС, т.е. оценить его потенциальную биологическую активность, величина  ΔG_min дает оценку дозы этого вещества. Количество и положение линий в спектре позволяет оценить наличие и количество потенциальных побочных действий данного вещества.

Молекулы белка в свою очередь обладают определенными потенциальными возможностями образования комплекса, т.е. своим спектром. Образование комплексов in vivo в реальном организме есть пересечение этих потенциальных возможностей молекул вещества и белка. С учетом необходимости пространственного соответствия, все это приводит к тому, что только некоторые состояния из спектра реализуются в организме.