Izotopai yra cheminių elementų variacijos, turinčios skirtingą neutronų skaičių. Kadangi izotopai yra atpažįstami, jie yra efektyvus būdas stebėti biologinius procesus eksperimentų metu. Eksperimentuose yra daug potencialių izotopų panaudojimo būdų, tačiau labiau paplitę keli pritaikymai.
Izotopai diferencijuoti
Kiekvienas cheminis elementas turi unikalų protonų skaičių, iš kurio atsirado periodinė lentelė. Panašiai bet kurio konkretaus elemento izotopas turi savo unikalų neutronų skaičių; izotopo žymėjimą lemia branduolyje esančių protonų ir neutronų suma (vadinama masės skaičiumi). Elementas gali turėti bet kokį izotopų skaičių. Pavyzdžiui, anglis-12 ir anglis-13 turi šešis protonus, tačiau pastarajame yra vienas papildomas neutronas. Kadangi neutronų skaičius atomo branduolyje nereikšmingai veikia chemines savybes, izotopus yra veiksminga priemonė tirti įvairius biologinius procesus, reikšmingai nepaveikiant jų natūralių procesų žinoma.
Naudojimas: maisto sauga
Biogeninėse medžiagose (gaminamose natūraliai vykstančiuose gyvenimo procesuose) gali būti reikšmingų anglies, azoto ir deguonies izotopų pokyčių, todėl jas lengviau analizuoti. Maisto saugos programos leidžia nustatyti anglies ir azoto izotopus tam tikrų maisto produktų, tokių kaip jautiena, kilmės šalį. Agentūros ir gamintojai taip pat gali nustatyti gyvulių šėrimo būdą - organinį ar įprastą - analizuodami anglies, azoto ir sieros izotopus. Ištyrus anglies ir deguonies izotopų duomenis, galima nustatyti, iš kur Viduržemio jūroje yra įvairių alyvuogių aliejų ir kokie yra „natūralūs“ vaisių sulčių produktai.
Naudojimas: izotopinis ženklinimas
Neįprasti izotopai gali būti naudojami kaip žymenys cheminėse reakcijose. Tai gali būti naudinga, ypač ląstelių biologijos srityje, kur tokios mokslinių tyrimų laboratorijos kaip Johnas Hopkinso universiteto Pandey laboratorija randa naujų būdų tirti vėžį ir kitus pavojus gyvybei sąlygos. Pavyzdžiui, stabilus izotopų ženklinimas aminorūgštimis (SILAC) ląstelių kultūroje yra procesas, kurio metu seserinės ląstelių populiacijos in vitro diferencijuojamos naudojant įvairias aminorūgščių formas. Aminorūgštys yra įtrauktos į tiriamus baltymus ir todėl, kad, nepaisant jų, elgiasi identiškai skirtinga branduolio sudėtis, naujai sintetinami baltymai gali būti atidžiau tiriami kartu su kontroliuojamais (natūraliai) kolegos.
Taikymas: Radioaktyvios pažintys
Radioaktyvieji izotopai dažnai naudojami matuojant medžiagų, kuriose yra anglies, amžių. Vienas populiarus radioaktyviųjų pažinčių metodas vadinamas anglies datavimu - organinių medžiagų datavimu. Kadangi radioizotopo gyvenimo neveikia jokia įtaka už branduolio ribų, jo numatomas skilimo greitis veikia kaip laikrodis. Pavyzdžiui, tiriant radioizotopus gyvūnų fosilijų aplinkoje, galima įvertinti tų fosilijų amžių.