Fundamentos de Bioquímica
¿Qué es la bioquímica?
La bioquímica es la ciencia que estudia la composición química de los seres vivos, especialmente las proteínas, carbohidratos, lípidos y ácidos nucleicos, además de otras pequeñas moléculas presentes en las células y las reacciones químicas que sufren estos compuestos (metabolismo), que les permiten obtener energía (catabolismo) y generar biomoléculas propias (anabolismo).
Metabolismo Celular
El metabolismo es el conjunto de reacciones químicas controladas mediante las cuales los seres vivos pueden cambiar la naturaleza de ciertas sustancias para obtener los elementos nutritivos y la energía que requieren en los procesos de crecimiento, desarrollo, reproducción, respuesta a estímulos, adaptación y sostén de la vida.
Importancia del Metabolismo
Todas las células usan energía: las musculares para correr, las neuronas para transmitir impulsos, y las de la raíz de una planta transportan nutrientes para fabricar proteínas y crecer.
La mayor parte del trabajo celular involucra el uso del ATP: 70% en síntesis de compuestos y 30% en transporte y movimiento.
Tipos de Metabolismo
- Catabolismo: Procesos liberadores de energía por ruptura de enlaces químicos en los nutrientes mediante hidrólisis u oxidación. Se obtiene ATP, poder reductor y componentes para el anabolismo.
- Anabolismo: Procesos bioquímicos que permiten la síntesis de moléculas complejas a partir de otras simples utilizando energía.
Enzimas y Catálisis Biológica
- Las células regulan las reacciones metabólicas con proteínas llamadas enzimas, que catalizan reacciones sin alterarse molecularmente.
- Las enzimas tienen sitios activos donde se unen de forma específica al sustrato, formando un complejo enzima-sustrato (E–S).
- Al finalizar, se liberan los productos y la enzima queda lista para reutilizarse.
- Cada enzima cataliza una reacción específica, como la ureasa, que descompone urea en amoniaco y CO₂, o la lactasa, que descompone lactosa en glucosa y galactosa.
Biomoléculas Esenciales
Proteínas
Definición
Macromoléculas formadas por aminoácidos que contienen carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y a veces azufre.
Clasificación de las Proteínas
- Por composición:
- Simples (holoproteínas): Solo aminoácidos.
- Conjugadas (heteroproteínas): Aminoácidos + otras sustancias (iones, metales).
- Por forma:
- Fibrosas: Fibras largas, insolubles en agua.
- Globulares: Compactas, solubles en agua.
Funciones de las Proteínas
- Estructural: Colágeno, elastina, tubulina.
- Inmunológica: Anticuerpos que actúan en defensa contra agentes externos o infecciones que afectan al organismo humano.
- Motora: Miosina, actina, son proteínas que permiten el movimiento.
- Enzimática: Aceleran los procesos metabólicos (ejemplo: pepsina, sacarasa).
- Homeostática: Mantenimiento del equilibrio interno de los organismos (ej. regulación del pH).
- Reserva: Muchas proteínas son fuente de energía y carbono para muchos microorganismos (ejemplo: caseína, ovoalbúmina).
Estructura de las Proteínas
- Primaria: Secuencia de aminoácidos que componen una proteína (estructura y orden en que están enlazados).
- Secundaria: Constituida por dos tipos: Hélice alfa (forma de espiral) y hoja beta (segmento de forma estirada y plegada similar a un acordeón).
- Terciaria: Disposición tridimensional, estabilizada por interacciones como fuerzas de Van der Waals, puentes disulfuro y fuerzas hidrófobas.
- Cuaternaria: Unión de varias proteínas, estabilizada por las mismas fuerzas que la terciaria.
Carbohidratos
Definición
Biomoléculas orgánicas compuestas por carbono, hidrógeno y oxígeno. Son la fuente principal de energía y tienen funciones estructurales y metabólicas.
Tipos de Carbohidratos
- Monosacáridos: Glucosa, fructosa.
- Disacáridos: Sacarosa (glucosa + fructosa), lactosa (glucosa + galactosa), maltosa (glucosa + glucosa).
- Oligosacáridos: 3–10 monosacáridos, presentes en legumbres.
- Polisacáridos: Almidón, glucógeno, celulosa.
Función Estructural y Biosintética
La ribosa y la desoxirribosa forman parte del ARN y ADN. También integran glicoproteínas y glucolípidos de membrana.
Control de Calidad en el Laboratorio Clínico
El control de calidad es un mecanismo diseñado para detectar, reducir y corregir deficiencias analíticas antes de emitir un resultado, garantizando que los resultados reflejen la realidad del paciente.
Métodos de Medición
- Cualitativos: Identifican la presencia de una sustancia mediante una técnica (ej. aglutinación) para detectar anticuerpos.
- Semicuantitativos: Miden en rangos de cantidad (mínima a moderada, ej. 1+, 2++, 3+++), como la medición de analitos de orina por química seca (tiras de orina).
- Cuantitativos: La mayoría de los métodos que se realizan en el laboratorio. Determinan valores exactos.
Mediciones Estadísticas
- Error aleatorio: Variación impredecible que afecta la precisión de los resultados, aumentando o disminuyendo el valor medido en cada ocasión por causas incontrolables (como variaciones ambientales).
- Error sistemático: Desviación constante y predecible en las mediciones que ocurre siempre en la misma dirección (afecta la exactitud). Se atribuye a causas específicas como equipos mal calibrados.
Normativa Aplicable
- NOM-007-SSA3-2011: Organización y funcionamiento del laboratorio clínico.
- Disposiciones generales: aviso de funcionamiento, personal con la competencia.
- Disposiciones específicas: responsable sanitario.
- Contratos de servicios de referencia o de subcontratación.
- NOM-087-SEMARNAT-SSA1-2002: Manejo de residuos peligrosos biológico-infecciosos.
- Clasificación de los residuos peligrosos biológico-infecciosos.
- Manejo de residuos peligrosos biológico-infecciosos.
Calibración
El calibrador es un material de referencia con concentración conocida que ajusta y verifica la precisión de los instrumentos.
Control de Calidad Interno y Externo
- Interno: Procedimientos diarios para detectar errores mediante controles conocidos.
- Externo: Comparación de resultados entre diferentes laboratorios para evaluar el desempeño de distintos métodos.
Inserto
Contiene instrucciones de preparación, almacenamiento y uso del material de control.
Gráfica de Levey-Jennings
Diagrama donde el eje vertical muestra los valores del control y el horizontal los días. Presenta la media y líneas de desviación estándar (±1, ±2, ±3). Permite visualizar errores o tendencias.
Reglas de Westgard
- 1:2s: Valor fuera de ±2 DE (advertencia).
- 1:3s: Fuera de ±3 DE (error aleatorio).
- 2:2s: Dos puntos seguidos fuera de ±2 DE (error sistemático).
- R4s: Dos puntos difieren más de 4 DE (error aleatorio).
- 4:1s: Cuatro puntos seguidos en ±1 DE del mismo signo (error sistemático).
- 10x: Diez puntos del mismo lado del valor esperado (rechazo).
Cálculo de Media y Desviación Estándar
- Media: Promedio de valores.
- Desviación estándar: Medida de dispersión.
- Coeficiente de variación: (Desviación estándar / media) × 100.
La Fase Preanalítica
La fase preanalítica es el conjunto de procesos desde la solicitud del estudio hasta que la muestra está lista para analizarse. Representa el 40–70% de los errores del laboratorio.
Normas Aplicables a la Fase Preanalítica
- NOM-007-SSA3-2011: Organización y funcionamiento.
- NOM-087-SEMARNAT-SSA1-2002: Manejo de residuos biológico-infecciosos.
- NMX-EC-15189-IMNC-2022: Requisitos de calidad y competencia para laboratorios clínicos.
Etapas de la Fase Preanalítica
- Solicitud del estudio: El médico solicita el estudio, llenando un formato con datos del paciente, información clínica y las pruebas requeridas.
- Toma de muestra: Recolección del espécimen biológico (sangre, orina, tejidos, etc.) bajo condiciones adecuadas y con instrucciones previas al paciente.
- Transporte al laboratorio: Traslado de la muestra en recipientes herméticos, correctamente identificados y, si es necesario, refrigerados.
- Clasificación: Organización de las muestras según tipo, estudio solicitado y prioridad para su procesamiento.
- Alicuotamiento: División de la muestra original en porciones más pequeñas (alícuotas) para distintos estudios sin contaminar el resto.
- Almacenaje: Conservación temporal de las muestras bajo condiciones controladas (temperatura, tiempo) hasta su análisis o eliminación.
Fuentes de Variación
Estrés, ejercicio, dieta, alcohol, nicotina, postura, procedimientos médicos y medicamentos.
Parámetros de Correcta Fase Preanalítica
Formato de solicitud, identificación única del paciente, instrucciones previas, recolección adecuada, recipientes y aditivos correctos, transporte, centrifugación y criterios de aceptación.
Solicitud de Estudios
Debe incluir datos del paciente, tipo de estudio, información clínica y administrativa, y consentimiento informado firmado.
Tipos de Muestras
Sangre (venosa, capilar, arterial), excretas (heces, orina), tejidos o líquidos corporales.
Transporte de Muestras
Debe hacerse en recipientes herméticos con etiquetado, refrigeración si aplica y documentos del envío (solicitud, historia clínica).
Centrifugación y Separación
Las muestras deben separarse de las células rápidamente. Los tubos se invierten 10 veces (excepto citrato, 3–4). El suero debe coagular antes de centrifugar.
Criterios de Rechazo
Contenedor inadecuado, identificación incorrecta, volumen insuficiente, hemólisis, lipemia o almacenamiento incorrecto.
Errores Frecuentes
- Extralaboratorio: Solicitud incorrecta, transcripción, muestra insuficiente o mal recolectada.
- Intralaboratorio: Datos mal ingresados, centrifugación deficiente, demora, interferencias o elección incorrecta del espécimen.