Izotopi su varijacije kemijskih elemenata koji sadrže različit broj neutrona. Budući da su izotopi prepoznatljivi, oni pružaju učinkovit način za praćenje bioloških procesa tijekom eksperimentiranja. Mnogo je mogućih primjena izotopa u eksperimentiranju, ali nekoliko je primjena raširenije.
Izotopi diferencirani
Svaki kemijski element ima jedinstveni broj protona, što je činjenica koja je stvorila periodni sustav. Slično tome, izotop bilo kojeg elementa ima svoj vlastiti jedinstveni broj neutrona; oznaka izotopa određuje se zbrojem protona i neutrona u jezgri (naziva se maseni broj). Element može imati bilo koji broj izotopa. Na primjer, ugljik-12 i ugljik-13 imaju po šest protona, ali potonji sadrži jedan dodatni neutron. Budući da broj neutrona u jezgri atoma ima zanemariv učinak na kemijska svojstva, izotope pružaju učinkovito sredstvo za proučavanje različitih bioloških procesa bez značajnog utjecaja na njihove prirodne tečaj.
Primjena: Sigurnost hrane
Biogene tvari (one proizvedene prirodnim životnim procesima) mogu imati značajne varijacije izotopa ugljika, dušika i kisika, što ih čini lakšom metom za analizu. Primjene sigurnosti hrane omogućuju praćenje zemlje podrijetla određenih prehrambenih proizvoda, poput govedine, pomoću izotopa ugljika i dušika. Agencije i proizvođači također mogu odrediti način hranjenja stoke - organski ili konvencionalni - analizom izotopa ugljika, dušika i sumpora. Proučavajući podatke o izotopima ugljika i kisika, moguće je utvrditi odakle u Mediteranu potječu razna maslinova ulja i koliko su proizvodi od voćnih sokova "prirodni".
Primjena: Izotopsko označavanje
Neobični izotopi mogu se koristiti kao biljezi u kemijskim reakcijama. To može biti korisno, posebno u području stanične biologije, gdje istraživački laboratoriji poput Johnsa Laboratorij Pandey sa sveučilišta Hopkins pronalazi nove načine za proučavanje raka i drugih opasnih po život Uvjeti. Na primjer, stabilno obilježavanje izotopa aminokiselinama (SILAC) u staničnoj kulturi postupak je kojim se populacije sestrinskih stanica diferenciraju in vitro pomoću različitih oblika aminokiselina. Aminokiseline su ugrađene u proteine koji se proučavaju i, jer se unatoč tome ponašaju identično jedna drugoj različitog nuklearnog sastava, novo sintetizirani proteini mogu se pažljivije proučavati zajedno s njihovim kontroliranim (koji se javljaju u prirodi) kolege.
Primjena: Radioaktivno datiranje
Radioaktivni izotopi često se koriste za mjerenje starosti materijala koji sadrže ugljik. Jedna popularna metoda radioaktivnog datiranja naziva se datiranje ugljikom - datiranje organskih materijala. Budući da na život radioizotopa ne utječe nikakav utjecaj izvan jezgre, njegova predvidljiva brzina propadanja djeluje poput sata. Na primjer, proučavanje radioizotopa u okolini fosila životinja pruža način za procjenu starosti tih fosila.