Izotopi ir ķīmisko elementu variācijas, kas satur atšķirīgu neitronu skaitu. Tā kā izotopi ir atpazīstami, tie nodrošina efektīvu veidu, kā eksperimentu laikā izsekot bioloģiskajiem procesiem. Izotopiem eksperimentos ir daudz potenciālu izmantojumu, taču vairākos gadījumos tie ir vairāk.
Izotopi diferencēti
Katram ķīmiskajam elementam ir unikāls protonu skaits, fakts, kas radīja periodisko tabulu. Līdzīgi jebkura noteiktā elementa izotopam ir savs unikālais neitronu skaits; izotopu apzīmējumu nosaka kodolu protonu un neitronu summa (saukta par masas numuru). Elementā var būt jebkurš izotopu skaits. Piemēram, oglekļa-12 un oglekļa-13 abiem ir seši protoni, bet pēdējie satur vēl vienu neitronu. Tā kā neitronu skaitam atoma kodolā ir nenozīmīga ietekme uz ķīmiskajām īpašībām, izotopiem nodrošina efektīvu līdzekli dažādu bioloģisko procesu izpētei, būtiski neietekmējot to dabisko protams.
Pielietojums: Pārtikas drošība
Biogēnām vielām (tām, kuras ražo dabiski notiekošie dzīves procesi) var būt būtiskas oglekļa, slāpekļa un skābekļa izotopu variācijas, kas padara tās par vieglāku analīzes mērķi. Pārtikas nekaitīgums ļauj noteikt noteiktu pārtikas produktu, piemēram, liellopu gaļas, izcelsmes valsti, izmantojot oglekļa un slāpekļa izotopus. Aģentūras un ražotāji var arī noteikt lopbarības metodi - organisko vai parasto -, analizējot oglekļa, slāpekļa un sēra izotopus. Pētot oglekļa un skābekļa izotopu datus, ir iespējams noteikt, no kurienes Vidusjūrā nāk dažādas olīveļļas un cik "dabiski" ir augļu sulas produkti.
Pielietojums: Izotopu marķēšana
Neparastus izotopus var izmantot kā marķierus ķīmiskās reakcijās. Tas var būt noderīgi, jo īpaši šūnu bioloģijas jomā, kur tādas zinātniskās laboratorijas kā Džons Hopkinsa universitātes Pandey laboratorija atrod jaunus veidus, kā pētīt vēzi un citus dzīvībai bīstamus nosacījumiem. Piemēram, stabila izotopu marķēšana ar aminoskābēm (SILAC) šūnu kultūrā ir process, kurā māsas šūnu populācijas in vitro diferencē, izmantojot dažādas aminoskābju formas. Aminoskābes tiek iekļautas pētāmajos proteīnos un tāpēc, ka, neskatoties uz to, tās izturas identiski atšķirīgs kodola sastāvs, tikko sintezētos proteīnus var rūpīgāk izpētīt līdzās to kontrolētajiem (dabiski sastopamajiem) kolēģi.
Pielietojums: Radioaktīvā iepazīšanās
Radioaktīvos izotopus bieži izmanto, lai izmērītu oglekli saturošu materiālu vecumu. Vienu populāru radioaktīvo datēšanas metodi sauc par oglekļa datēšanu - organisko materiālu datēšanu. Tā kā radioizotopu dzīvi neietekmē nekāda ietekme ārpus kodola, tā paredzamais sabrukšanas ātrums darbojas kā pulkstenis. Piemēram, radioizotopu izpēte dzīvnieku fosiliju apkārtnē ļauj novērtēt šo fosiliju vecumu.