
【化】 energy-rich bond
high; high-priced; lofty; loud; tall
【医】 homo-; hyper-; hypsi-; hypso-; per-
ability; able; be able to; can; capable; energy; skill
【化】 energy
【医】 energy
bond; key
【计】 K; key; keyt
【化】 key; linkage; spline
【医】 bond; key; linkage
在汉英词典框架下,“高能键”(high-energy bond)特指生物化学中具有特殊能量储存功能的化学键,其能量释放值通常大于-25 kJ/mol。该术语最早由Fritz Lipmann于1941年提出,用以描述ATP分子中的磷酸酐键(phosphoanhydride bond),这类键在水解时可释放-30.5 kJ/mol自由能。
从分子结构分析,高能键的能量特性源于三个关键因素:①磷酸基团间的静电斥力(ATP分子含有两个带负电荷的磷酸基团);②水解产物的共振稳定效应;③水分子攻击时的熵增效应。在代谢过程中,ATP→ADP的转化是典型的能量转移机制,驱动肌肉收缩、离子跨膜运输等生理活动。
国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)建议采用“高能磷酸键”(high-energy phosphate bond)作为规范术语,该定义被收录于《生物化学命名法》第3.9章节。值得注意的是,中文“高能键”与英文“energy-rich bond”存在概念对应关系,但后者更强调化学势能储备而非单纯键能强度。
(参考资料:Nature Education《ATP结构与功能》、Lehninger《生物化学原理》、IUBMB《生物化学术语规范》、NIH《代谢基础》、ACS《生物能学评论》)
高能键是生物化学中的重要概念,指在水解或基团转移反应中能释放大量自由能的化学键。以下从定义、特点、类型及学科差异等方面进行解释:
高能键在水解时释放的自由能通常超过20-30 kJ/mol(约5-7 kcal/mol)。例如,ATP中的高能磷酸键水解时每个键可释放约30 kJ/mol,而普通磷酸键(如葡萄糖-6-磷酸)仅释放约13.8 kJ/mol。
需注意高能键≠键能高的键。键能高表示化学键稳定、难以断裂,而高能键的特点是水解时释放能量多,其本身可能并不稳定。例如,ATP的高能磷酸键容易断裂,释放能量供细胞使用。
高能键主要包括以下类型:
高能键是生物体能量转换的核心,例如:
高能键的本质是能量释放能力而非键的稳定性,其类型多样且在生物能量传递中起关键作用。如需进一步了解具体化合物的高能键结构,可参考生物化学教材如《生物化学》(沈同等编)。
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