Bioloogias kasutatavad isotoopid

Isotoopid on keemiliste elementide variatsioonid, mis sisaldavad erinevat arvu neutroneid. Kuna isotoopid on äratuntavad, pakuvad need katsetamise ajal tõhusat viisi bioloogiliste protsesside jälgimiseks. Isotoopide jaoks on katsetamisel palju potentsiaalseid kasutusviise, kuid mitmed rakendused on levinumad.

Igal keemilisel elemendil on ainulaadne arv prootoneid, millest sündis perioodiline tabel. Samamoodi on iga konkreetse elemendi isotoopil oma ainulaadne neutronite arv; isotoobi tähis määratakse tuumas olevate prootonite ja neutronite summa järgi (nimetatud kui massinumber). Elemendil võib olla suvaline arv isotoope. Näiteks süsinikul-12 ja süsinikul-13 on mõlemal kuus prootonit, kuid viimane sisaldab veel ühte neutronit. Kuna neutronite arv aatomi tuumas avaldab keemilistele omadustele, isotoopidele, ebaolulist mõju pakuvad tõhusat viisi erinevate bioloogiliste protsesside uurimiseks, mõjutamata oluliselt nende looduslikke protsesse muidugi.

Biogeensetel ainetel (looduslikel eluprotsessidel tekkivatel ainetel) võib olla süsiniku-, lämmastiku- ja hapnikuisotoopide olulisi erinevusi, mis muudab need analüüsimise hõlpsamaks sihtmärgiks. Toiduohutusrakendused võimaldavad süsiniku- ja lämmastikuisotoopide abil jälgida teatavate toiduainete, näiteks veiseliha päritoluriiki. Agentuurid ja tootjad saavad süsiniku, lämmastiku ja väävli isotoopide analüüsimise abil määrata ka kariloomade söötmismeetodi - orgaanilise või tavapärase. Uurides süsiniku ja hapniku isotoopide andmeid, on võimalik kindlaks teha, kust Vahemerest erinevad oliiviõlid pärinevad ja kui looduslikud on puuviljamahlatooted.

Keemiliste reaktsioonide markeritena võib kasutada ebatavalisi isotoope. See võib olla kasulik, eriti rakubioloogia valdkonnas, kus uurimislaborid nagu Johns Hopkinsi ülikooli Pandey labor on leidnud uusi võimalusi vähi ja muude eluohtlike uurimiseks tingimused. Näiteks stabiilne isotoopide märgistamine aminohapetega (SILAC) rakukultuuris on protsess, mille käigus eristatakse sõsarakkude populatsioone in vitro, kasutades aminohapete erinevaid vorme. Aminohapped lisatakse uuritavatesse valkudesse ja kuna nad käituvad vaatamata üksteisele identselt erineva tuumakoostise korral saab vastsünteesitud valke nende kontrollitavate (looduslikult esinevate) kõrval põhjalikumalt uurida kolleegid.

Radioaktiivseid isotoope kasutatakse sageli süsinikku sisaldavate materjalide vanuse mõõtmiseks. Ühte populaarset radioaktiivse dateerimise meetodit nimetatakse süsiniku dateerimiseks - orgaaniliste materjalide dateerimiseks. Kuna radioisotoopi elu ei mõjuta tuumaväline mõju, toimib selle prognoositav lagunemiskiirus nagu kell. Radioisotoopide uurimine näiteks loomade fossiilide ümbruses annab võimaluse hinnata nende fossiilide vanust.