Ejercicio resuelto de Metabolismo celular · Biología · 2026

Los pulpos son depredadores marinos activos que alternan periodos de desplazamiento lento con momentos de huida explosiva por propulsión a chorro. Esta locomoción rápida exige una cantidad elevada de energía en muy poco tiempo.

a) Diversos estudios han demostrado que, para obtener energía cuando hace natación rápida, el pulpo utiliza principalmente una vía metabólica anaeróbica, especialmente en el tejido muscular del manto, mientras que para obtener energía cuando hace actividad moderada utiliza vías aeróbicas. Cuando el pulpo hace natación rápida, ¿qué vía metabólica utiliza? Cuando hace natación moderada, ¿qué proceso metabólico utiliza? [0,5 puntos]
b) Cuando el pulpo hace una natación moderada, sigue un metabolismo aeróbico con muchas etapas utilizando la glucosa como sustrato inicial para poder obtener un rendimiento energético más elevado que en la natación rápida. Nombre las vías metabólicas que utiliza y su ubicación celular y subcelular. [0,5 puntos]
c) Los pulpos pueden cambiar rápidamente de color gracias a los cromatóforos, unas células pigmentarias que contienen melanina u otros pigmentos. Cada cromatóforo está rodeado de fibras musculares que, al contraerse, estiran la célula y expanden el pigmento, de manera que se modifica el color de la piel del pulpo. Observe la micrografía siguiente y calcule el tamaño real del cromatóforo en micrómetros. [0,5 puntos]



d) La vía de síntesis de melanina se inicia a partir de la tirosina. En los melanocitos, la tirosina es oxidada por la enzima tirosinasa para dar lugar a la dihidroxifenilalanina (DOPA). Posteriormente, a partir de la DOPA y utilizando otras enzimas, se forman diferentes tipos de melanina con reacciones de oxidación y polimerización. ¿Qué tipo de biomolécula es la tirosinasa? ¿Cuál es el sustrato de la tirosinasa? ¿Cuál es el producto final de la tirosinasa? La tirosinasa necesita cobre ($\text{Cu}^{2+}$) para funcionar; la presencia de este cofactor modula la actividad de la enzima sin modificar su estructura primaria: ¿qué significa que no se altera la estructura primaria de la enzima? [0,5 puntos]
e) La comparación de las características entre el pulpo y otros organismos da información sobre cuál ha sido su origen evolutivo. Por ejemplo, se ha visto que ciertas estructuras complejas del pulpo Octopus insularis (como los ojos tipo cámara) han evolucionado de manera convergente en grupos muy alejados como los cefalópodos y los vertebrados, mientras que otras características como la existencia de la tirosinasa ya estaban presentes en especies antepasadas comunes de cefalópodos y vertebrados. ¿Qué es la convergencia evolutiva? ¿Cómo se llaman los órganos que se forman siguiendo una evolución convergente? En el contexto de esta pregunta, ¿cuáles serían estos órganos? [0,5 puntos]

$\textbf{a) Cuando el pulpo hace natación rápida, ¿qué vía metabólica utiliza? Cuando hace natación moderada, ¿qué proceso metabólico utiliza? (0,5 puntos)}$

En la natación rápida el pulpo recurre a una vía anaeróbica: la glucólisis seguida de una fermentación. La glucólisis no necesita oxígeno y produce ATP muy deprisa por fosforilación a nivel de sustrato, y la fermentación posterior regenera el NAD⁺ para que la glucólisis pueda seguir funcionando. Es una vía de rendimiento bajo, solo dos ATP por glucosa, pero inmediata, que es lo que exige una huida explosiva.

En la natación moderada, en cambio, el pulpo utiliza la respiración celular aeróbica: la oxidación completa de la glucosa hasta $\mathrm{CO_2}$ y agua, con el oxígeno como aceptor final de electrones. Es mucho más lenta pero rinde en torno a treinta veces más ATP por molécula de glucosa, y por eso sirve para una actividad sostenida.

$\textbf{b) Nombre las vías metabólicas que utiliza y su ubicación celular y subcelular. (0,5 puntos)}$

La respiración celular aeróbica encadena cuatro etapas. La ubicación celular es la fibra muscular del manto, y dentro de ella cada etapa ocurre en un compartimento distinto:

Etapa	Ubicación subcelular Glucólisis	Citosol (hialoplasma) Descarboxilación oxidativa del piruvato	Matriz mitocondrial Ciclo de Krebs	Matriz mitocondrial Cadena transportadora de electrones y fosforilación oxidativa	Membrana interna de la mitocondria (crestas)

Solo la primera etapa es común con la vía anaeróbica del apartado anterior; las tres siguientes exigen mitocondrias y oxígeno, y son las que aportan la mayor parte del rendimiento.

$\textbf{c) Observe la micrografía siguiente y calcule el tamaño real del cromatóforo en micrómetros. (0,5 puntos)}$

Para calcular un tamaño real a partir de una micrografía se compara la medida del objeto con la de la escala gráfica, que es una regla ya calibrada dentro de la propia imagen.

Midiendo sobre la imagen, la barra que representa $10\ \mu\mathrm{m}$ ocupa unas 176 unidades y el cromatóforo señalado por la flecha, unas 124: es decir, la célula mide algo menos que la barra.

$\text{tamaño real}=\dfrac{\text{medida del objeto}}{\text{medida de la escala}}\times\text{valor de la escala}$

$\text{tamaño real}=\dfrac{124}{176}\times10=7{,}0\ \mu\mathrm{m}$

El cromatóforo mide unos $7\ \mu\mathrm{m}$ de diámetro, un tamaño perfectamente normal para una célula animal. Lo importante del cálculo es que el resultado no depende del tamaño al que esté impresa la fotografía: al dividir dos medidas de la misma imagen, la ampliación se cancela.

$\textbf{d) ¿Qué tipo de biomolécula es la tirosinasa? ¿Cuál es el sustrato de la tirosinasa? ¿Cuál es el producto final de la tirosinasa? ¿Qué significa que no se altera la estructura primaria de la enzima? (0,5 puntos)}$

La tirosinasa es una proteína y, más concretamente, un enzima: un biocatalizador que acelera una reacción concreta sin consumirse en ella.

Su sustrato es la tirosina, el aminoácido del que parte la ruta, y su producto es la dihidroxifenilalanina o DOPA, que se obtiene al oxidar la tirosina. Los pasos posteriores hasta la melanina los catalizan otros enzimas, de modo que la DOPA es el producto de la tirosinasa, no el final de la ruta.

Que el cofactor no altere la estructura primaria significa que no cambia la secuencia de aminoácidos de la cadena polipeptídica ni los enlaces peptídicos que los unen, que es lo que define esa estructura primaria y viene dictado por el gen. El ion $\mathrm{Cu^{2+}}$ se aloja en el centro activo y modifica los niveles superiores de organización —la conformación tridimensional y la actividad—, pero la cadena sigue siendo exactamente la misma. Si se retira el cobre, la enzima deja de funcionar sin haberse roto ni un solo enlace peptídico.

$\textbf{e) ¿Qué es la convergencia evolutiva? ¿Cómo se llaman los órganos que se forman siguiendo una evolución convergente? En el contexto de esta pregunta, ¿cuáles serían estos órganos? (0,5 puntos)}$

La convergencia evolutiva es la aparición independiente de estructuras o adaptaciones semejantes en grupos de organismos no emparentados, como resultado de haberse enfrentado a presiones selectivas parecidas. No hay un antepasado común que aporte esa estructura: cada linaje llega a la misma solución por su cuenta, partiendo de puntos de origen distintos.

Los órganos que resultan de una evolución convergente se llaman órganos análogos. Tienen la misma función y un aspecto parecido, pero un origen embrionario y evolutivo diferente. Se oponen a los órganos homólogos, que comparten origen —proceden de la misma estructura del antepasado común— aunque su función haya divergido.

En el caso del enunciado los órganos análogos son los ojos tipo cámara del pulpo Octopus insularis y los de los vertebrados: ambos tienen córnea, cristalino y retina y funcionan igual, pero los cefalópodos y los vertebrados llevan separados cientos de millones de años y su antepasado común no tenía nada semejante. La tirosinasa, en cambio, es el caso contrario: ya estaba en ese antepasado común, así que es un rasgo homólogo heredado y no un ejemplo de convergencia.