核苷三磷酸（nucleoside triphosphates）以下列何種形式攜帶及傳遞能量？

本題觀念：

本題考查的核心觀念是核苷三磷酸（Nucleoside Triphosphates, NTPs）的結構與能量儲存機制。 核苷三磷酸（如 ATP、GTP）是細胞內主要的能量貨幣。它們由含氮鹼基、五碳醣（核糖或去氧核糖）以及三個磷酸基團組成。能量主要儲存在連接磷酸基團之間的化學鍵中，這些鍵的不穩定性使其水解時能釋放大量自由能，驅動細胞內的各類吸能反應。

選項分析

• A. 磷酸酐鍵（phosphoanhydride bonds）：正確。

  • 位置：位於核苷三磷酸中，磷酸基團與磷酸基團之間的連接鍵（即 $\beta$ 與 $\gamma$ 磷酸之間，以及 $\alpha$ 與 $\beta$ 磷酸之間）。
  • 原理：這些鍵被稱為「高能磷酸鍵」。由於磷酸基團帶有高密度的負電荷，彼此之間存在強烈的靜電排斥力，使得這類化學鍵相對不穩定。當這些鍵透過水解斷裂（例如 ATP 水解為 ADP 和 Pi）時，產物（ADP 和無機磷酸）具有更好的共振穩定性和溶劑化能，且負電荷排斥力降低，因此會釋放出大量的自由能（\Delta G^\circ' \approx -7.3 \text{ kcal/mol} 或 $-30.5 \text{ kJ/mol}$）。這正是 NTP 攜帶及傳遞能量的主要形式。

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