Isótopos são variações de elementos químicos contendo diferentes números de nêutrons. Como os isótopos são reconhecíveis, eles fornecem uma maneira eficiente de rastrear processos biológicos durante a experimentação. Existem muitos usos potenciais para isótopos em experimentação, mas várias aplicações são mais prevalentes.
Isótopos Diferenciados
Cada elemento químico possui um número único de prótons, fato que deu origem à tabela periódica. Da mesma forma, um isótopo de qualquer elemento tem seu próprio número único de nêutrons; a designação de um isótopo é determinada pela soma de prótons e nêutrons no núcleo (referido como o número de massa). Um elemento pode ter qualquer número de isótopos. Por exemplo, o carbono-12 e o carbono-13 têm seis prótons, mas o último contém um nêutron adicional. Como o número de nêutrons no núcleo de um átomo tem um efeito insignificante nas propriedades químicas, os isótopos fornecem um meio eficiente de estudar vários processos biológicos sem afetar significativamente seus curso.
Aplicação: Segurança Alimentar
As substâncias biogênicas (aquelas produzidas por processos de vida que ocorrem naturalmente) podem ter variações significativas de isótopos de carbono, nitrogênio e oxigênio, o que as torna um alvo mais fácil para análise. As aplicações de segurança alimentar permitem rastrear o país de origem de certos produtos alimentícios, como a carne bovina, usando isótopos de carbono e nitrogênio. Agências e fabricantes também podem determinar o método de alimentação do gado - orgânico ou convencional - por meio da análise de isótopos de carbono, nitrogênio e enxofre. Ao estudar os dados de isótopos de carbono e oxigênio, é possível determinar de onde, no Mediterrâneo, vêm os vários azeites de oliva e quão "naturais" são os sucos de frutas.
Aplicação: Rotulagem Isotópica
Isótopos incomuns podem ser usados como marcadores em reações químicas. Isso pode ser útil, especialmente no campo da biologia celular, onde laboratórios de pesquisa como o Johns O Pandey Lab da Hopkins University está encontrando novas maneiras de estudar o câncer e outras doenças potencialmente fatais condições. Por exemplo, a Marcação de Isótopos Estáveis com Aminoácidos (SILAC) em cultura de células é um processo pelo qual as populações de células-irmãs são diferenciadas in vitro usando várias formas de aminoácidos. Os aminoácidos são incorporados às proteínas em estudo e, porque se comportam de forma idêntica, apesar de sua diferente da composição nuclear, as proteínas recém-sintetizadas podem ser estudadas mais de perto ao lado de suas controladas (de ocorrência natural) homólogos.
Aplicação: Namoro Radioativo
Isótopos radioativos são freqüentemente usados para medir a idade de materiais que contêm carbono. Um método popular de datação radioativa é chamado de datação por carbono - a datação de materiais orgânicos. Como a vida de um radioisótopo não é afetada por nenhuma influência fora do núcleo, sua previsível taxa de decadência atua como um relógio. O estudo de radioisótopos nos arredores de fósseis de animais, por exemplo, fornece uma maneira de estimar a idade desses fósseis.