
【化】 energy-rich bond
high; high-priced; lofty; loud; tall
【醫】 homo-; hyper-; hypsi-; hypso-; per-
ability; able; be able to; can; capable; energy; skill
【化】 energy
【醫】 energy
bond; key
【計】 K; key; keyt
【化】 key; linkage; spline
【醫】 bond; key; linkage
在漢英詞典框架下,“高能鍵”(high-energy bond)特指生物化學中具有特殊能量儲存功能的化學鍵,其能量釋放值通常大于-25 kJ/mol。該術語最早由Fritz Lipmann于1941年提出,用以描述ATP分子中的磷酸酐鍵(phosphoanhydride bond),這類鍵在水解時可釋放-30.5 kJ/mol自由能。
從分子結構分析,高能鍵的能量特性源于三個關鍵因素:①磷酸基團間的靜電斥力(ATP分子含有兩個帶負電荷的磷酸基團);②水解産物的共振穩定效應;③水分子攻擊時的熵增效應。在代謝過程中,ATP→ADP的轉化是典型的能量轉移機制,驅動肌肉收縮、離子跨膜運輸等生理活動。
國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)建議采用“高能磷酸鍵”(high-energy phosphate bond)作為規範術語,該定義被收錄于《生物化學命名法》第3.9章節。值得注意的是,中文“高能鍵”與英文“energy-rich bond”存在概念對應關系,但後者更強調化學勢能儲備而非單純鍵能強度。
(參考資料:Nature Education《ATP結構與功能》、Lehninger《生物化學原理》、IUBMB《生物化學術語規範》、NIH《代謝基礎》、ACS《生物能學評論》)
高能鍵是生物化學中的重要概念,指在水解或基團轉移反應中能釋放大量自由能的化學鍵。以下從定義、特點、類型及學科差異等方面進行解釋:
高能鍵在水解時釋放的自由能通常超過20-30 kJ/mol(約5-7 kcal/mol)。例如,ATP中的高能磷酸鍵水解時每個鍵可釋放約30 kJ/mol,而普通磷酸鍵(如葡萄糖-6-磷酸)僅釋放約13.8 kJ/mol。
需注意高能鍵≠鍵能高的鍵。鍵能高表示化學鍵穩定、難以斷裂,而高能鍵的特點是水解時釋放能量多,其本身可能并不穩定。例如,ATP的高能磷酸鍵容易斷裂,釋放能量供細胞使用。
高能鍵主要包括以下類型:
高能鍵是生物體能量轉換的核心,例如:
高能鍵的本質是能量釋放能力而非鍵的穩定性,其類型多樣且在生物能量傳遞中起關鍵作用。如需進一步了解具體化合物的高能鍵結構,可參考生物化學教材如《生物化學》(沈同等編)。
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