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纤维素为何如此强韧（第1页）

纤维素为何如此强韧？

为什么纸非常薄却极具韧性呢？让我们在分子的层面上观察一下纤维素的结构。在纤维素内部可以看到葡萄糖分子排成长列，也就是说纤维素就是一条葡萄糖分子链。光合作用的产物就是葡萄糖，植物将葡萄糖分子直接转化为纤维素，这真可以说是种就地取材的高效抉择。

葡萄糖分子携带多个羟基，纤维素内部存在成千上万的氢原子和氧原子，与羟基中的氢氧原子相互吸引形成氢键。和原子之间的共价键相比，氢键的牢固程度只有共价键的10%左右，但是纤维素内的氢键数量庞大，聚沙成塔形成了令人不可小觑的力量。

这种氢键不仅仅存在于处于同一条分子链的葡萄糖分子之间，甚至不同分子链之间的氢氧分子也会相互吸引结合成氢键，最终形成极为坚韧的纤维。纤维素纤维之间的分子排布紧密，异类分子或酶分子很难渗透进内部，所以即使历经长时间的考验依旧能保持原形。几百上千年前雕刻的木制佛像，在今天依旧完好如初，接受信众们的朝拜，其中的奥秘就是纤维素纤维的力量。

葡萄糖分子链所形成的化合物不仅限于纤维素，还有直链淀粉——就是通常被称为淀粉的物质——也是葡萄糖分子的长链。如果从二维角度观察，纤维素与淀粉几乎一模一样，但是两者的性质却天差地别。以纤维素为主要成分的纸和棉花无法食用，而以淀粉为主要成分的米饭自然不能当衣服穿，更不能用来写字。

纤维素与淀粉的差异唯有一点，那就是葡萄糖分子的联结方式。纤维素中的葡萄糖排列呈直线状，而淀粉中的葡萄糖排列呈螺旋状。

纤维素的结构

淀粉的结构

拥有直线结构葡萄糖分子链的纤维素易于排列成束，从而形成致密的纤维。与此相反，拥有螺旋结构的淀粉在干燥的时候还能保持一定的强度，可是一旦水分子渗入内部，淀粉的螺旋结构开始解旋，使其他分子更加容易进入淀粉内部，这就是生米和米饭的差异所在。

在人体内完成解旋之后，淀粉在多种酶的作用下被轻易地分解成单个葡萄糖。换句话说，淀粉所具有的特性使它成为一种易于保存的能量物质。因此，在许多种子以及薯类块根中，都以淀粉的形式将能量储存起来。

植物利用光合作用合成大量葡萄糖，再利用葡萄糖合成结实而柔韧的优秀的材料——纤维素，也为了生命的延续而合成优秀的储能物质——淀粉。自然的机理如此玄妙，令人赞叹不已。

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