指磷酸化合物中具有高能的磷酸鍵,其鍵能在5kcal/mol(1cal=4.18J)以上。如酰基磷酸化物、焦磷酸化物、烯醇式磷酸化物中的磷氧鍵型(—O~P)和胍基磷酸化物的氮磷鍵型(—N~P)均屬高能磷酸鍵。生物化學(xué)中常將水解時(shí)釋放的能量大于20KJ/mol的磷酸鍵稱(chēng)為高能磷酸鍵,主要有以下幾種類(lèi)型:
1.磷酸酐鍵:包括各種多磷酸核苷類(lèi)化合物,如ADP,ATP等。
2.混合酐鍵:由磷酸與羧酸脫水后形成的酐鍵,主要有1,3-二磷酸甘油酸等化合物。
3.烯醇磷酸鍵:見(jiàn)于磷酸烯醇式丙酮酸中。
4.磷酸胍鍵:見(jiàn)于磷酸肌酸中,是肌肉和腦組織中能量的貯存形式。磷酸肌酸中的高能磷酸鍵不能被直接利用,而必須先將其高能磷酸鍵轉移給ATP,才能供生理活動(dòng)之需,這一反應過(guò)程由肌酸磷酸激酶(CPK)催化完成。
高能磷酸鍵與化學(xué)鍵是不同的概念,它是等效出來(lái)的、抽象的概念,不是實(shí)質(zhì)的結構。比如ATP水解時(shí),舊的化學(xué)鍵斷裂,新鍵生成,總共放出7.3千卡能量,我們說(shuō),這是一個(gè)高能磷酸鍵斷裂,放出了7.3千卡能量。
代謝過(guò)程中出現的磷酸化合物,盡管它們都是脫水形成的,但是將它們再水解時(shí),釋放的自由能有極大的差異。有些自由能的變化為-2000到-3000cal,如3-磷酸甘油、腺核苷酸等;另有一些如焦磷酸、乙酰磷酸、肌酸磷酸、磷酸烯醇式丙酮酸等磷酸化合物,每克分子水解時(shí),自由能的變化為-7000到-12000cal。根據這些實(shí)驗結果,生物化學(xué)上將后一類(lèi)磷酸化合物稱(chēng)作高能磷酸化合物,前一類(lèi)稱(chēng)低能磷酸化合物(以5000cal為界限)。