高能化合物

一些磷酸化合物在水解時釋放大量能量（圖1、表1），稱為高能磷酸鍵，這主要見於磷酸酐鍵（一些多磷酸核苷類化合物，如ATP、ADP）、混合酐鍵（由磷酸與羧酸脫水后形成的酐鍵，如1,3-二磷 酸甘油酸）、烯醇磷酸鍵（如磷酸烯醇式丙酮酸）、磷酸胍鍵（如磷酸肌酸）等。

磷酸化合物中的磷酸基團一般由氧原子以酐鍵或酯鍵形式相連接，只有形成共軛的酐鍵才是高能磷酸鍵，而酯鍵則不是高能磷酸鍵，譬如水解磷酸烯醇式丙酮酸中的磷酸鍵釋放的能量是水解6—磷酸—葡萄糖中磷酸鍵釋放能量的4倍！ATP的磷酸酐鍵雖不是最高效，但它確實生物體內最通常的能量流通貨幣，其重要性無與倫比。

ATP是生物細胞中最重要的高能磷酸脂類化合物。除了ATP外，生物細胞中還存在多種其他的高能化合物。這些化合物在複雜的細胞活動中，作為ATP的補充，也起著自由能供體的重要作用。一般將水解時能釋放25 kJ/mol 以上自由能的鍵視為高能鍵，用符號“~”表示，含有高能鍵的化合物稱為高能化合物。

表1 一些主要磷酸酯和磷酸酐水解所釋放的自由能

（引自馬迪根等2001）

用於DNA或RNA合成的所有核苷酸（脫氧核苷酸）—ATP（dATP）、GTP（dGTP）、CTP（dCTP）和UPT（dTTP）都是通過高能磷酸鍵的斷裂釋放出能量以推動核酸的合成，圖2顯示了一個鳥苷酸被加到RNA鏈上 去的情形，當一個鳥苷酸被添加到正在延長的RNA鏈上時，它的兩個磷酸基團將脫落，釋放的能量將會生成一個磷酸二酯鍵把剩下的磷酸基團和RNA鏈連接起來。DNA的情況也是如此，只不過是脫氧核苷酸，此外，DNA的新生鏈只能從5'端→3'端進行延長，也就是說，能量是由自由的核苷酸提供。