3.6　糖、寡糖和多糖

糖也被称为碳水化合物，是自然界含量最丰富的有机分子。糖化合物最为典型的结构特征是含有高密度的亲水的OH基团。因此，糖分子可以自身或与水形成氢键。例如，α-D-吡喃葡萄糖和β-D-吡喃半乳糖在晶体中可以形成10个和11个分子间氢键（图3-6）。与水形成多氢键使得单糖和寡糖分子在水中具有较高的溶解度。

图3-6　α-D-吡喃葡萄糖和β-D-吡喃半乳糖在晶体中形成的分子间氢键

单糖分子缩合可以形成聚合度不等的寡糖和多糖。麦芽糖和淀粉即是葡萄糖通过α-（1，4）糖苷键连接的二糖和多糖链。直链淀粉可以形成螺旋管结构，是多糖聚合物中最为典型的二级结构。无论是否形成有序的二级结构，多糖的糖单元如同单糖一样可以形成广泛的分子间氢键，同一糖链中相邻的单元也可以形成分子内氢键（图3-7）。当聚合物高到一定程度时，这种分子间的氢键使得糖链形成坚固的可互相缠绕的堆积结构，从而使其失去水溶性，木材和棉花等纤维素即是典型的例子。一些纤维素的晶体结构已被解析出来，它们都揭示出羟基形成的分子间和分子内的氢键网络结构^［7］。

图3-7　麦芽糖（上）和纤维素（构象Iα）（下）形成的分子间和分子内氢键网络