一种化学基团，指一分子磷酸与两个醇（羟基）酯化形成的两个酯键。该酯键成了两个醇之间的桥梁。例如一个核苷的3ˊ羟基与另一个核苷的5ˊ羟基与同一分子磷酸酯化，就形成了一个磷酸二酯键。
代表性的磷酸二酯键是核酸的核苷酸间的键，由于相邻核苷酸的糖的3′－OH和5′－OH中磷酸分子脱氢，五碳糖脱去羟基而形成磷酸二酯键而聚合起来。如图。
一个脱氧核苷酸3¢的羟基与另一个核苷酸5¢的α-磷酸基团缩合形成磷酸二酯键(phosphodiester bond)。
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