Фосфодиестерная связь создается, когда молекула фосфорной кислоты (H3PO4) связана с двумя группами гидроксилов (-OH) двух других молекул, образуя две эстры и удаляя две молекулы воды. Фосфодиестерные связи обычно встречается в нуклеиновых кислотах (ДНК и РНК) и играют важную роль в их структуре и функции.
ДНК и РНК являются полинуклеотидами, или длинными цепями нуклеотидов, соединенных друг с другом. Нуклеотиды состоят из азотной основы (аденин, гуанин, тимин, цитозин или урацил), пентозного сахара и фосфатной молекулы (PO 3′4). В полинуклеотидной цепи нуклеотиды связаны между собой фосфодиестерами. Фосфатная связь возникает, когда фосфат образует две эстерные связи. Первая эстерная связь уже существует между фосфатной группой и сахаром нуклеотида. Вторая эстерная связь формируется путем реакции с группой гидроксила (-OH) во второй молекуле. Каждое образование эстерной связи удаляет молекулу воды.
Внутри клетки, полинуклеотид построен из свободных нуклеотидов, которые имеют три фосфатные группы, прикрепленные к 5o углерода их сахара. Эти нуклеотиды, таким образом, называют нуклеотидными трифосфатами. Во время формирования фосфатных связей, два фосфата теряются, оставляя нуклеотид с одной фосфатной группой, которая прилагается к 5o углерода по эстер связи. Вторая связь эстер формируется между молекулой фосфатов 5o нуклеотида и 3o гидроксиловой группой сахара в другом нуклеотиде. Класс ферментов, называемых полимеразы, катализируют, или ускоряют формирование фосфодиестерных связей.
Фосфатные связи в цепочке полинуклеотида образуют чередующиеся структуры сахара и фосфатных остатков, называемых сахарофосфатным позвоночником. Фосфодиестерные связи придают направленность цепочке полинуклеотида. Полинуклеотидная цепь имеет свободную фосфатнуюгруппу 5 o на одном конце и свободную 3o группу гидроксила на другом. Эти концы называются 5o концом и 3o концом, соответственно. Направленность нуклеиновых кислот необходима для репликации ДНК и синтеза РНК.
