Từ glucose chuyển thành maltose và tinh bột (amylose & amylopectin)

Có nhiều câu hỏi về cấu tạo của maltose:

Nội dung các bạn băn khoăn là từ trang 25, sách giáo khoa Hóa học lớp 12, bộ Kết Nối Tri Thức:

Sách Kết Nối Tri Thức không sai khi nêu những điều trên theo cách nhìn của tác giả, và tôi cũng chính xác khi nói loại H₂O giữa hai phân tử α-glucose để tạo maltose! Khác biệt chỉ là cách nhìn thôi. 

Nếu nhìn theo cách nhìn hóa sinh cũng như sinh học phân tử, thì sự tạo thành maltose là một quá trình sinh học, diễn ra trong cây xanh khi quang tổng hợp (xem thêm chu trình Calvin-Benson để tạo glyceraldehyde-3-phosphate và các quá trình tiếp theo để tạo glucose, nếu có điều kiện):

(1) Có rất nhiều enzyme khác nhau tham gia quá trình tổng hợp phức tạp này.

Các phản ứng xúc tác enzyme xảy ra theo cơ chế chìa khóa-ổ khóa: các chất phản ứng phải đúng yêu cầu nhất định thì enzyme mới có thể xúc tác. Trong trường hợp này buộc phải là các α-glucose thì các enzyme mới chuyển thành maltose (trung gian) trước khi gắn thêm liên tiếp các α-glucose để nối dài thành amylose và amylopectin. Phản ứng thực sự diễn ra theo sơ đồ sau:

(tham khảo: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/24275923/)

Ta thấy thật ra không chỉ đòi hỏi hai phân tử α-glucose mà phải chính xác là α-D-glucose, vì enzyme loại glycosyltransferase trong trường hợp này là α-D-glucose-1-phosphate 4-α-D-glucosyltransferase. Nhìn tên của enzyme thôi đã đủ thấy yêu cầu rõ ràng phải là hai α-glucose để nối vị trí số 1 của α-glucose thứ nhất với vị trí số 4 của α-glucose thứ hai.

Nay, lấy maltose và cho vào nước thì hiện tượng quan sát được (tất nhiên qua các phương tiện thực nghiêm chứ không phải bằng mắt trần) là gốc glucose thứ hai có thể mở vòng và chuyển đổi. Điều này ai cũng hiểu.

Vì thế từ "cấu tạo" trong sách hoàn toàn khác với câu "loại nước giữa hai phân tử α-glucose để tạo maltose" vì không phải là hai phân tử α-glucose thì enzyme sẽ không làm việc. Phân tử β-glucose lẫn lộn trong hệ sẽ được cellulose synthase xúc tác loại nươc để tạo cellulose, còn glycosyltransferase và starch synthase chỉ chọn α-glucose để tạo maltose và đi xa hơn đến amylose, amylopectin.

Như đã nhiều lần đề cập trong bài giảng, nhiều người giảng dạy/học tập khi giảng/học về các hợp chất sinh học, đã giảng/học theo cái nhìn hóa học hữu cơ, mà lẽ ra buộc phải nhìn theo cái nhìn hóa sinh, hoặc sinh học phân tử. Bởi vậy mới có sự ngộ nhận như hiện nay.

Tóm lại: maltose được tạo thành do sự loại nước giữa hai phân tử α-glucose với xúc tác enzyme α-D-glucose-1-phosphate 4-α-D-glucosyltransferase thuộc loại glycosyltransferase. Đem maltose cho vào nước để chuyển thành dung dịch thì có thể có phản ứng mở vòng ở gốc glucose thứ hai. Vì thế, trong dung dịch nước, gốc glucose thứ hai, và chỉ gốc này thôi, có thể ở dạng α-, β-, hoặc aldehyde.

Hy vọng các bạn không băn khoăn gì thêm sau khi đọc và hiểu rõ hơn nội dung trình bày.

Chúc luôn vui với Hóa. 

Nguyễn Trọng Thọ
HọcHóa.TT