Een fosfodiësterbinding ontstaat wanneer precies twee van de hydroxylgroepen in fosforzuur reageren met hydroxylgroepen op andere moleculen om twee esterbindingen te vormen. Een voorbeeld wordt gevonden in de koppeling van twee pentose (5 koolstof suiker) ringen aan een fosfaatgroep door sterke, covalente esterbindingen. Elke esterbinding wordt gevormd door een condensatiereactie waarbij water verloren gaat. Deze binding is een belangrijk structureel kenmerk van de ruggengraat van DNA en RNA en verbindt de 3′ koolstof van de ene nucleotide met de 5′ koolstof van een andere om de strengen van DNA en RNA te vormen.
Bij de vorming van fosfodiesters binden twee hydroxylgroepen (OH) op het fosfaatmolecuul zich aan de 3′ en 5′ koolstofnullen op twee onafhankelijke pentose suikers. Dit zijn twee condensatiereacties, dus er ontstaan twee moleculen water. Het fosfaat wordt vervolgens aan de suikers gebonden door twee esterbindingen, vandaar de nomenclatuur fosfodiesterbinding. Deze reactie wordt gekatalyseerd door ligasen, zoals DNA-ligase tijdens de DNA-replicatie.
Een weergave van de reactie is te zien in onderstaand schema.
Fosfodiesterbindinghydrolyse
Bij de fosfodiesterhydrolyse wordt water ontbonden in H+ en OH-. Het OH- fungeert als nucleofiel in de reactie. De reactie wordt gekatalyseerd door fosfodiësterase.
Het mechanisme van deze reactie is hieronder gegeven.
