Carbohidratos texto_2016

8/19/2019 Carbohidratos texto_2016

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Bioquímica Orozco Hidalgo Immer

Carbohidratos.

Generalidades:Los carbohidratos son sustancias formadas por carbono, hidrógeno o!ígenoque son sintetizados a partir de "O# de H#O por los organismos fotosint$ticosmediante el apro%echamiento de la energía de la luz&

'l carbono es el elemento m(s abundante en las mol$culas que forman a losseres %i%os de los cuales constitue alrededor del )* + de su peso seco&'l hidrógeno es el elemento m(s ligero est( formado por un ncleoconteniendo un protón un electrón que se encuentra en un orbital -s&'l o!ígeno, constitue entre el #) el .* + de las mol$culas que forman a losseres %i%os&Los carbohidratos se clasi/can segn:0 el nmero de unidades de azcar que los componen en monosac(ridos polisac(ridos&0 la localización del grupo carbonilo en aldosas cetosas&0 el nmero de (tomos de carbono en triosas, tetrosas, pentosas, he!osas, heptosas, etc&

Los grupos "0OH " 1 O de los carbohidratos generan cargas parciales enlas mol$culas, lo que facilita la formación de puentes de hidrógeno& Losmonosac(ridos son mu solubles en el agua en otros sol%entes polares 'n los grupos OH de los carbohidratos se generan cargas parciales con los quelas mol$culas de agua son capaces de establecer puentes de hidrógeno 'l puente de hidrógeno es una unión que se establece entre mol$culascapaces de generar cargas parciales& La presencia de cargas parciales positi%as negati%as hace que las mol$culas de agua se comporten como imanes en losque las partes con carga parcial positi%a atraen a las partes con cargasparciales negati%as& 2na mol$cula de agua puede unirse a otras cuatro mol$culas de agua pormedio de puentes de hidrógeno&

3odos los carbohidratos e!cepto la dihidro!iacetona poseen uno o m(s (tomosde carbono asim$tricos, tambi$n conocidos como centros quirales& 0 Los isómeros son sustancias que tienen la misma composición pero diferentefórmula estructural& 0 Los carbohidratos pueden aparecer en %arias formas que di/eren entre sí enla orientación de sus grupos 0OH a los que se les llama estereoisómeros&0 Los carbohidratos tienen carbonos asim$tricos el nmero de isómeros queun monosac(rido puede tener sigue la relación #n en donde n 1 nmero decarbonos asim$tricos& 0 Los isómeros se clasi/can de acuerdo a la orientación del 0OH del carbonoasim$trico m(s ale4ado del grupo carbonilo 5aldehído o cetona6& 0 7i el 0OH se orienta a la derecha el carbohidrato pertenece a la serie 8 si

se orienta hacia la izquierda pertenece a la serie L& 0 Los monosac(ridos tienen acti%idad óptica des%ían el plano de la luzpolarizada hacia la derecha o hacia la izquierda& Los carbohidratos estructurales forman parte de las paredes celulares en los%egetales les permiten soportar cambios en la presión osmótica entre losespacios intra e!tracelulares& 'n las grandes plantas en los (rboles, lacelulosa cumple la función de carga soporte& La celulosa es de origen %egetalprincipalmente, sin embargo algunos in%ertebrados tienen celulosa en

#-


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sus cubiertas& 'l polisac(rido estructural m(s abundante en los animales es laquitina& "O9"'3O ; "L9 8' "


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3odas las osas tienenal menos un " unido acuatro radicalesdistintos o asim$tricos&


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"iclación de la fructosa 5forma furanosa6

7i el aldehído reacciona con el 0OH se forma un hemiacetal, un hemicetal sies la cetona la que produce dicha reacción& 'n todo caso hablamos de enlacesintra moleculares& 'l anillo puede ser pentagonal o furanósico 5por suseme4anza al furano6, o he!agonal o piranó!ico 5por su seme4anza al pirano6&2na fructosa ciclada ser( una fructofuranosa una glucopiranosa ser( el caso

de la glucosa& Las formas cíclicas pueden ser representadas d(ndole un sentidotridimensional de acuerdo con la formulación de HaKorth&

=ormas anom$ricas& 'n las formas cíclicas aparece un nue%o carbonoasim$trico o anómero 5el que antes tenía el aldehído o cetona6&

#F


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Los anómeros ser(n si el 0OH de este nue%o carbono asim$trico queda haciaaba4o M si lo hace hacia arriba en la forma cíclica&


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3riosas: 8estacan el 80gliceraldehído la dihidro!iacetona&

entosas: La 80ribosa forma parte del (cido ribonucleico la #0deso!irribosadel deso!irribonucleico& 'n la 80ribulosa destaca su importancia en la

fotosíntesis&He!osas: La 80Glucosa se encuentra libre en los seres %i%os& 's el mase!tendido en la naturaleza, utilizandólo las c$lulas como fuente de energía& La80fructosa se encuentra en los frutos la 80Galactosa en la leche&

"'3O7


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.& 'nlaces& 90glucosidico O0glucosídico

Ha dos tipos de enlaces entre un monosac(rido otras mol$culas&

a6 'l enlace 90Glucosídico se forma entre un 0OH un compuesto aminado, originando aminoazcares&

b6 'l enlace O0Glucosídico se realiza entre dos 0OHde dos monosac(ridos&

7er( 0Glucosídico si el primer monosac(rido es ,

M0Glucosídico si el primer monosac(rido es M&

#


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4. Disacáridos

7on oligosac(ridos formados por dosmonosac(ridos& 7on solubles en agua, dulces cristalizables& ueden hidrolizarse ser reductorescuando el carbono anom$rico de alguno de suscomponentes no est( implicado en el enlace entrelos dos monosac(ridos& La capacidad reductora delos glcidos se debe a que el grupo aldehído ocetona puede o!idarse dando un (cido&

Principales disacáridos con interés biológico.

Aaltosa&0 's el azcar de malta& Grano germinadode cebada que se utiliza en la elaboración de la cer%eza& 7e obtiene porhidrólisis de almidón glucógeno& osee dos mol$culas de glucosa unidas porenlace tipo 5-0F6&

Isomaltosa&0 7e obtiene por hidrólisis de la amilopectina glucógeno& 7e unendos mol$culas de glucosa por enlace tipo 5-06

Celobiosa.0 9o se encuentra libre en la naturaleza& 7e obtiene por hidrólisis dela celulosa& est( formado por dos mol$culas de glucosa unidas por enlaceM5-0F6&

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Lactosa&0 's el azcar de la leche de los mamíferos&


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7us funciones biológicas son estructurales 5enlace M0Glucosídico6 o de reser%aenerg$tica 5enlace 0Glucosídico6& ueden ser:

a6 Homopolisac(ridos: formados por monosac(ridos de un solo tipo& 0 2nidos por enlace , tenemos el almidón el glucógeno& 0 2nidos por enlace M, tenemos la celulosa la quitina&

b6 Heteropolisac(rido: el polímero lo forman m(s de un tipo de monosac(rido& 0 2nidos por enlace , tenemos la pectina, la goma ar(biga el agar0agar&

)&-&


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'n su digestion inter%ienen dosenzimas: 0amilasa 5rompeenlaces -0F6 la 5-,6glucosidasa para romper lasrami/caciones&


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)&.&"elulosa&

olisac(rido estructural de los %egetales en los queconstitue la pared celular&'s el componente principal de la madera 5el )*+es celulosa6 algodón, c(amo etc& 'l )* + de laAateria Org(nica de la Biosfera es celulosa&

's un polímero lineal de celubiosa& 7us glucosas se unen por puentes deHidrógeno dando micro/brillas, que se unen para dar /brillas que a su %ez

producen /bras %isibles&

)&F& uitina&

=orma el e!oesqueleto en artrópodos pared celular de los hongos& 's unpolímero no rami/cado de la 90acetilglucosamina con enlaces M5-,F6

.#


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)&)& ectina&

's un heteropolisac(rido con enlace & Punto con la celulosa forma parte de lapared %egetal& 7e utiliza como geli/cante en industria alimentaria5mermeladas6&

)&&


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a6 Heterósidos&

2nión de un monosac(rido o de unpequeo oligosac(rido con una o%arias mol$culas no glucídicas&odemos citar:

• 8igitalina: utilizada en eltratamiento de enfermedades%ascularesQ antocianósidos,responsables del color de las Rores&

• 3anósidosQ de propiedades astringentes&

• 'streptomicinaQ antibiótico&

• 9ucleotidos deri%ados de la ribosa, como la deso!irribosa que forman los

(cidos nucleicos&

b6 eptidoglucanos o mureina& "onstituen lapared bacteriana, una estructura rígida quelimita la entrada de agua por ósmosis e%itandoasí la destrucción de la bacteria&c6 roteoglucanos& 'l *+ de sus mol$culasest(n formadas por polisac(ridos una pequeafracción proteica&7on heteropolisac(ridos animales como el (cidohialurónico 5en te4ido con4unti%o6, heparina

5sustancia anticoagulante6, condroitina 5encartílagos, huesos, te4ido con4unti%o córnea6

d6 Glucoproteinas& Aol$culas formadas por unafracción glucídica 5del ) al F*+6 una fracciónproteica unidas por enlaces co%alentes& Las

principales son las mucinas de secreción como las sali%ales, Glucoproteinas dela sangre, Glucoproteinas de las membranas celulares&

.F


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e6 Glucolípidos& 'st(n formados por monosac(ridos u oligosac(ridos unidos alípidos& 7e les puede encontrar en la membrana celular& Los m(s conocidos sonlos cerebrósidos gangliósidos&

7. Funciones de los Glúcidos.

'nerg$tica& 'l glcido m(s importante de uso inmediato es la glucosa&7acarosa, almidón 5%egetales6 glucógeno 5animales6 son formas dealmacenar glucosas& 'n una o!idación completa se producen F-* ScalT-**grs&

'structural& 'l enlace M impide la degradación de estas mol$culas haceque algunos organismos puedan permanecer durante cientos de aos& Lacelulosa, hemicelulosas pectinas forman la pared %egetal&


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c6 'spesante#:. ,l almidon es &n pol5mero de la gl&cosa -ormado por3.a6 #*+ amilosa * + amilopectinab6 .*+ amilosa *+ amilopectinac6 * + amilosa .* + amilopectina

Ejercicios sobre glúcidos

3e planteamos una serie de preguntas relacionadas con el tema& 7iencuentras algn problema en su resolución, puedes utilizar el correoelectrónico, desde el botón de tutor, te facilitaremos la auda necesaria&

-&0 V"uales son las principales funciones biológicas de los glcidosW#&0 olisac(ridos& "lasi/cación, características e inter$s biológico&.&0 "ita un polímero de inter$s biológico para las c$lulas animales que est$

constituido por glucosa e indica la función que desempea&F&0 Aonosac(ridos: concepto, nomenclatura, propiedades físicas químicas&)&0 '!plica la importancia biológica de los siguientes glcidos: glucosa,ribosa celulosa&&0 8isac(ridos: "oncepto& "itar dos disac(ridos uno que tenga poderreductor otro que no lo tenga& Indicar la función biológica de cada uno delos disac(ridos citados anteriormente&&0 8e/nir e indicar la función biológica de la sacarosa&&0 3ransforma en cíclica la fórmula lineal de la glucosa& 8ebes indicar lospasos intermedios de la transformación& 'scribir los isómeros &

N&0 3ipos de enlaces para constituir polisac(ridos&-*&0 "ita alguna prueba para reconocer los glcidos&

;etabolismo de Carbohidratos.

Glucog$nesis, glucogenólisis, gluconeog$nesis

.


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La biosíntesis deglucógeno:

'l ob4eti%o de laglucólisis, laglucogenólisis, el ciclo

del (cido cítrico es paraconser%ar la energía enforma de


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Gl&cogenólisis<

'n la glucogenolisis, glucógeno almacenado en el hígado los msculos, secon%ierte primero a la glucosa0-0fosfato luego en glucosa00fosfato& 8oshormonas que controlan la glucogenolisis son un p$ptido, glucagón del

p(ncreas epinefrina de las gl(ndulas suprarrenales&

'l glucagón es liberada por el p(ncreas en respuesta al ba4o ni%el de glucosaen la sangre la adrenalina se libera en respuesta a una amenaza o estr$s&


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La biosíntesis de la glucosa:

La gluconeog$nesis:

La gluconeog$nesis es el proceso de síntesis de glucosa a partir de fuentes nocarbohidratos& 'l punto de partida de la gluconeog$nesis es el (cido pir%ico,aunque fosfato (cido dihidro!iacetona o!aloac$tico tambi$n proporcionanpuntos de entrada& 'l (cido l(ctico, algunos amino(cidos de la proteína elglicerol de las grasas se pueden con%ertir en glucosa& La gluconeog$nesis essimilar pero no e!actamente lo contrario de la glucólisis, algunos de los pasosson id$nticos en el sentido in%erso tres de ellos son nue%os& 7in entrar endetalles, la secuencia de la gluconeog$nesis en general se da en el gr(/co dela izquierda&

Obser%e que el (cido o!alac$tico se sintetiza a partir de (cido pir%ico en laprimera etapa&Dcidoo!aloac$tico estambi$n elprimercompuesto parareaccionar conacetil "o< en elciclo del (cidocítrico& Laconcentraciónde acetil "o<


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Introducción a la glucólisis:

La necesidad m(s acuciante de todas las c$lulas en el cuerpo es para unafuente inmediata de energía&


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"atos importantes sobre la gl&cólisis<

Los principales pasos de la glucólisis se describen en el gr(/co de la izquierda&Ha una %ariedad de puntos de partida para la glucólisisQ


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7i la celda est( operando ba4o condiciones aeróbicas 5presencia de o!ígeno6, acontinuación, el 9


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'n el esquema general del metabolismo de la glucosa, el ciclo del (cido cítricomuestra de donde pro%iene el dió!ido de carbono e inicia el camino dehidrógeno electrones en la cadena de transporte de electrones para produciragua atrapan la energía en forma de


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8espu$s de la fase de transición que resulta en la producción de acetil "o


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.6


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de los portadores de la matriz la almacena en una forma que puede serutilizado para fosforilar


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Los portadores de transporte de electrones son especí/cos, a quecada portador acepta electrones 5 la energía libre asociada6 de untipo especí/co de transportador que precede& Los electrones pasan

desde el comple4o I a un portador 5coenzima 6 incrustada en lamembrana& 8e "oenzima electrones se pasan a un comple4oIII que se asocia con otro e%ento de translocación de protones&

3enga en cuenta que el camino de los electrones es del"omple4o I de la coenzima al comple4o III& "omple4o II, el

comple4o succinato deshidrogenasa, es un punto de partida porseparado, no es una parte de la %ía de 9


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parte de una %ía sin interferir con otra parte& La respiración toda%ía puedeocurrir dependiendo de la elección del sustrato&

2n inhibidor puede bloquear completamente el transporte de electrones deforma irre%ersible al unirse a un sitio de unión de un transportador& ore4emplo, el cianuro se une a la citocromo o!idasa con el /n de pre%enir la unión

de o!ígeno& 'l transporte de electrones se reduce a cero& ?espira todo lo quequieras Y a que no se podr( utilizar ninguna cantidad del o!ígeno que serespire& La rotenona, por otra parte, se une competiti%amente, de manera quese permite una reducción del Ru4o de electrones& 7in embargo, la tasa detransporte de electrones es demasiado lenta para el mantenimiento de ungradiente&

La Fotos5ntesis. 'structura de la ho4a

La fotosíntesis es el proceso de con%ertir la energía luminosa en energíaquímica su almacenamiento en los enlaces de glucosa& 'ste proceso seproduce en las plantas algunas algas 5?eino rotista6& Las plantas sólonecesitan la energía de luz, "O# H#O para producir azcar& 'l proceso de lafotosíntesis tiene lugar en los cloroplastos, especí/camente mediantet el uso

de cloro/la, el pigmento %erdeimplicado en la fotosíntesis&

7ección de la ho4a

La fotosíntesis tiene lugar principalmente en ho4as de la planta, poco o nadase produce en los tallos& Las partes de una ho4a típica incluen la epidermissuperior e inferior, el mesó/lo, el paquete %ascular 5s6 5%enas6, la estomas&Las c$lulas de la epidermis superior e inferior no tienen cloroplastos, por tanto,

la fotosíntesis no tiene lugar allí& 'llos sir%en sobre todo como protección parael resto de la ho4a& Los estomas son los agu4eros que se producenprincipalmente en la epidermis inferior son para el intercambio de aire:de4aron de "O# O# a cabo& Los haces %asculares o %enas de una ho4a sonparte del sistema de transporte de la planta, el agua los nutrientes semue%en alrededor de la planta, segn sea necesario& Las c$lulas del mesó/lotienen cloroplastos es aquí donde se produce la fotosíntesis&

'l cloroplasto&

Las partes de un cloroplasto incluen las membranas e!ternas e internas, elespacio intermembranal, el estroma los tilacoides apilados en grana& La

cloro/la se elabora en las membranas de los tilacoides&

La cloro/la se %e %erde, a que absorbe la luz ro4a azul, por lo que estoscolores no est(n disponibles para ser %isto por nuestros o4os& 's la luz %erdeque no se absorbe, que /nalmente llega a nuestros o4os, lo que hace la cloro/laparecer %erde& 7in embargo, es la energía de la luz ro4a azul absorbida la quees, por lo tanto, capaz de ser utilizada para hacer la fotosíntesis& La luz %erde

FN


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que podemos %er, no puede ser absorbida por la planta, por lo tanto no sepuede utilizar para hacer la fotosíntesis&

?eacción química general

La reacción química global implicada en lafotosíntesis es:

"O# J H#O 5J energía de la luz6 Z "H-#OJ O#&

'sta es la fuente del O# que respiramos, por lo tanto, un factor importante de laspreocupaciones por la deforestación&

Ha dos partes en la fotosíntesis& 7e les llama la reacción luminosa lareacción obscura&

'structura "entral de la cloro/la

?eacción luminosa

La reacción luminosa, ocurre en la membranadel tilacoide con%ierte la energía luminosa enenergía química& 'sta reacción química debe,por tanto, lle%arse a cabo a la luz& La cloro/la otros pigmentos tales como M0caroteno seorganizan en grupos en la membrana tilacoide est(n implicados en la reacción de la luz& "ada

uno de estos pigmentos de diferentes colorespuede absorber un color ligeramente diferentede la luz transmitir su energía a la mol$culade cloro/la central para hacer la fotosíntesis& Laparte central de la estructura química de una

mol$cula de cloro/la es un anillo de por/rina, que consta de %arios anillosfusionados de carbono nitrógeno con un ion de magnesio en el centro&

?eacción oscura

'structura de


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'structura de


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captan "O# de una manera diferente: ellos hacen un paso adicional primero,antes de pasar al el ciclo de "al%in& 'stas plantas tienen una enzima especialque puede funcionar me4or, incluso a ni%eles mu ba4os de "O#, paraincorporar el "O# con%ertirlo primero en o!aloacetato, que contiene cuatro(tomos de carbono& or lo tanto, estas plantas se llaman plantas "F& 'l "O # selibera desde el o!aloacetato puesto en el ciclo de "al%in& 'sta es la razón por

el pasto de cuaresma puede permanecer %erde seguir creciendo cuando todoel resto de su hierba es seca marrón&

Ha otra estrategia para hacer frente al clima mu caluroso seco, como elclima des$rtico conser%ar el agua&


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d6 las c$lulas de las partes %erdes de las plantas realizan la fotosíntesis durante el día la respiración durante la noche&

1B Sólo &na de las ec&aciones globales de la respiración cel&lar es la correcta<

a6 "O# J H#O "H-#O J O#

b6 "H-#O J H#O "O# J O#

c6 "H-#O J O#

"O# J H#Od6 "O# J O# "H-#O J H#O

2B Easándose en la ec&ación global de la respiración cel&lar podemos decir*&e...

a6 el o!ígeno del "O# se ha o!idadoQ b6 el o!ígeno de la glucosa se hareducidoQ

c6 el carbono del "O# se ha reducidoQ d6 el carbono de la glucosa se hao!idado&

4B Easándose en la ec&ación global de la respiración cel&lar podemos decir *&elos electrones perdidos por el carbono de la gl&cosa los ha captado...

a6 el o!ígeno del "O#Q b6 el o!ígeno del H#OQ c6 el hidrógeno del H#OQ

d6 el o!ígeno de la glucosa&7B Easándose en la ec&ación global de la respiración cel&lar podemos decir *&e&no de estos elementos *&5micos ?a a ganar ) electrones...

a6 el o!ígeno del "O#Q b6 el o!ígeno del O#Q c6 el carbono del "O#Q d6 elo!ígeno de la glucosa&

8B La respiración cel&lar se reali9a...

a6 en los %egetales, durante el día en los cloroplastos durante la noche en lasmitocondriasQ

b6 en los %egetales en los cloroplastos en los animales en las mitocondriasQ

c6 tanto en los %egetales como en los animales en las mitocondriasQ

d6 sean animales o %egetales, una parte en el hialoplasma el resto en la mitocondria&

#:B "e las di-erentes -ases ' ?5as del catabolismo de la gl&cosa@ &na no sereali9a en las mitocondrias...

a6 la glucolisisQ b6 el ciclo de SrebsQ c6 la cadena respiratoria&

d6 3odas las fases del catabolismo de la glucosa se realizan en la mitocondria&

##B $,n c&ál de las ?5as del catabolismo de la gl&cosa se necesita el o5geno(

a6 'n la glucolisisQ b6 la cadena respiratoriaQ c6 el ciclo de Srebs directamenteQ

d6 en todo el proceso&

#)B Sólo &na de estas s&stancias se obtiene en la gl&colisis como prod&cto0nal<

a6 glucosaQ b6 o!ígenoQ c6 dió!ido de carbonoQ d6 pir%ico&

#+B Sólo &na de estas s&stancias no es necesaria en la gl&colisis<

a6 glucosaQ b6 o!ígenoQ c6


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#1B ,n lo *&e es propiamente la gl&colisis@ además de otros metabolitos@ seobtienen...

a6 # de


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)2B ,n &no de estos procesos se prod&ce &na -ermentación láctica...

a6 en el msculo si dispone de o!ígenoQ

b6 en la elaboración del panQ

c6 en el msculo si no dispone de su/ciente o!ígeno&

d6 'n ninguno de los procesos anteriores se produce una fermentación alcohólica&

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