Isotop yang Digunakan dalam Biologi

Isotop adalah variasi unsur kimia yang mengandung jumlah neutron yang berbeda. Karena isotop dapat dikenali, mereka menyediakan cara yang efisien untuk melacak proses biologis selama eksperimen. Ada banyak kegunaan potensial untuk isotop dalam eksperimen, tetapi beberapa aplikasi lebih umum.

Setiap unsur kimia memiliki jumlah proton yang unik, sebuah fakta yang memunculkan tabel periodik. Demikian pula, sebuah isotop dari setiap elemen tertentu memiliki jumlah neutronnya sendiri yang unik; penunjukan isotop ditentukan oleh jumlah proton dan neutron dalam nukleus (disebut sebagai nomor massa). Suatu unsur dapat memiliki sejumlah isotop. Misalnya, karbon-12 dan karbon-13 keduanya memiliki enam proton, tetapi yang terakhir mengandung satu neutron tambahan. Karena jumlah neutron dalam inti atom memiliki efek yang dapat diabaikan pada sifat kimia, isotop menyediakan cara yang efisien untuk mempelajari berbagai proses biologis tanpa secara signifikan mempengaruhi alamnya tentu saja.

Zat biogenik (yang dihasilkan oleh proses kehidupan yang terjadi secara alami) dapat memiliki variasi signifikan dari isotop karbon, nitrogen, dan oksigen, yang menjadikannya target yang lebih mudah untuk dianalisis. Aplikasi keamanan pangan memungkinkan untuk melacak negara asal produk makanan tertentu, seperti daging sapi, menggunakan isotop karbon dan nitrogen. Agen dan produsen juga dapat menentukan metode pemberian pakan untuk ternak -- organik atau konvensional -- dengan menganalisis isotop karbon, nitrogen, dan belerang. Dengan mempelajari data isotop karbon dan oksigen, dimungkinkan untuk menentukan dari mana di Mediterania berbagai minyak zaitun berasal, dan bagaimana produk jus buah "alami".

Isotop yang tidak biasa dapat digunakan sebagai penanda dalam reaksi kimia. Ini dapat membantu, khususnya di bidang biologi sel, di mana laboratorium penelitian seperti Johns Lab Pandey Universitas Hopkins menemukan cara baru untuk mempelajari kanker dan penyakit lain yang mengancam jiwa kondisi. Misalnya, Pelabelan Isotop Stabil dengan Asam Amino (SILAC) dalam kultur sel adalah proses di mana populasi sel saudara dibedakan secara in vitro menggunakan berbagai bentuk asam amino. Asam amino dimasukkan ke dalam protein yang sedang dipelajari dan, karena mereka berperilaku identik satu sama lain meskipun komposisi nuklir yang berbeda, protein yang baru disintesis dapat dipelajari lebih dekat di samping yang terkontrol (terjadi secara alami) rekan-rekan.

Isotop radioaktif sering digunakan untuk mengukur usia bahan yang mengandung karbon. Salah satu metode penanggalan radioaktif yang populer disebut penanggalan karbon -- penanggalan bahan organik. Karena kehidupan radioisotop tidak terpengaruh oleh pengaruh apa pun di luar nukleus, laju peluruhannya yang dapat diprediksi bertindak seperti jam. Mempelajari radioisotop di sekitar fosil hewan, misalnya, memberikan cara untuk memperkirakan usia fosil tersebut.