在DNA或RNA链中，磷酸二酯键的形成涉及一个脱氧核糖核苷酸（对于DNA）或核糖核苷酸（对于RNA）上的3'-羟基（-OH）与下一个核苷酸上的5'-磷酸基团之间发生亲核取代反应。具体来说，当一个核苷三磷酸（如dNTP，即脱氧核糖核苷三磷酸，用于DNA合成；或者NTP，即核糖核苷三磷酸，用于RNA合成）被加入到正在增长的核酸链上时，其5'-磷酰基会与前一个核苷酸的3'-羟基反应，释放出游离的无机焦磷酸（PPi），进而通过水解转化为两个磷酸根离子（Pi）。
这个过程可以简单表示为以下化学反应式：
\[ \text{R-OH} + \text{HO-PO}_2\text{-R'} \rightarrow \text{R-O-P(O)(OH)-O-R'} + H_2O \]
其中：
- R代表核糖或脱氧核糖部分；
- PO₂⁻代表磷酸基团；
- OH表示羟基；
- R'则是另一个核苷酸单元。
需要注意的是，上述简化版的化学方程式并未完全体现实际生物体内发生的复杂情况，因为在细胞内，这一过程通常由特定的酶——DNA聚合酶或RNA聚合酶催化完成，并且还涉及到多种辅助因子以确保反应高效准确地进行。
总之，磷酸二酯键作为生命科学中的核心概念之一，不仅定义了核酸分子的一级结构，也深刻影响着遗传信息传递及表达等多个生物学过程。
