Izotopy jsou variace chemických prvků obsahujících různý počet neutronů. Protože jsou izotopy rozpoznatelné, poskytují efektivní způsob sledování biologických procesů během experimentů. Existuje mnoho potenciálních použití izotopů při experimentování, ale převažuje několik aplikací.
Izotopy diferencované
Každý chemický prvek má jedinečný počet protonů, což vedlo k vzniku periodické tabulky. Podobně izotop kteréhokoli daného prvku má svůj vlastní jedinečný počet neutronů; označení izotopu je určeno součtem protonů a neutronů v jádře (označováno jako hmotnostní číslo). Prvek může mít libovolný počet izotopů. Například uhlík-12 a uhlík-13 mají oba šest protonů, ale ten obsahuje jeden další neutron. Protože počet neutronů v jádře atomu má zanedbatelný vliv na chemické vlastnosti, izotopy poskytují efektivní prostředky ke studiu různých biologických procesů bez významného ovlivnění jejich přirozenosti kurs.
Použití: Bezpečnost potravin
Biogenní látky (ty, které vznikají přirozeně se vyskytujícími životními procesy) mohou mít významné variace izotopů uhlíku, dusíku a kyslíku, což z nich činí snadnější cíl pro analýzu. Aplikace pro bezpečnost potravin umožňují sledovat zemi původu určitých potravinářských výrobků, jako je hovězí maso, pomocí izotopů uhlíku a dusíku. Agentury a výrobci jsou také schopni určit způsob krmení hospodářských zvířat - organických nebo konvenčních - analýzou izotopů uhlíku, dusíku a síry. Studiem údajů o izotopech uhlíku a kyslíku je možné určit, odkud ve Středomoří pocházejí různé olivové oleje a jaké jsou „přírodní“ produkty z ovocných šťáv.
Použití: Izotopové značení
Neobvyklé izotopy mohou být použity jako markery v chemických reakcích. To může být užitečné, zejména v oblasti buněčné biologie, kde jsou výzkumné laboratoře jako Johns Laboratoř Pandey University Hopkins University nalézá nové způsoby, jak studovat rakovinu a další život ohrožující podmínky. Například stabilní izotopové značení s aminokyselinami (SILAC) v buněčné kultuře je proces, kterým se populace sesterských buněk diferencují in vitro s použitím různých forem aminokyselin. Aminokyseliny jsou zabudovány do studovaných proteinů a protože se navzájem chovají shodně navzdory odlišné jaderné složení, nově syntetizované proteiny mohou být blíže studovány spolu s jejich kontrolovaným (přirozeně se vyskytujícím) protějšky.
Aplikace: Radioaktivní seznamka
Radioaktivní izotopy se často používají k měření stáří materiálů obsahujících uhlík. Jedna populární metoda radioaktivního datování se nazývá uhlíkové datování - datování organických materiálů. Protože život radioizotopu není ovlivněn žádným vlivem mimo jádro, jeho předvídatelná rychlost rozpadu funguje jako hodiny. Studium radioizotopů v okolí zvířecích fosilií například poskytuje způsob odhadu stáří těchto fosilií.