Izotopi so različice kemičnih elementov, ki vsebujejo različno število nevtronov. Ker so izotopi prepoznavni, omogočajo učinkovit način sledenja biološkim procesom med eksperimentiranjem. Obstaja veliko možnih načinov uporabe izotopov pri eksperimentiranju, vendar je več primerov bolj razširjenih.
Izotopi diferencirani
Vsak kemični element ima edinstveno število protonov, kar je povzročilo periodni sistem. Podobno ima izotop katerega koli elementa svoje edinstveno število nevtronov; oznaka izotopa je določena z vsoto protonov in nevtronov v jedru (imenovano masno število). Element ima lahko poljubno število izotopov. Na primer, ogljik-12 in ogljik-13 imata šest protonov, vendar slednji vsebuje en dodaten nevtron. Ker ima število nevtronov v jedru atoma zanemarljiv učinek na kemijske lastnosti, izotope zagotavljajo učinkovito sredstvo za preučevanje različnih bioloških procesov, ne da bi bistveno vplivali na njihove naravne seveda.
Uporaba: Varnost hrane
Biogene snovi (tiste, ki nastanejo v naravnih življenjskih procesih) imajo lahko znatne razlike v izotopih ogljika, dušika in kisika, zaradi česar so lažje tarče za analizo. Uporaba varnosti hrane omogoča sledenje države izvora nekaterih živilskih izdelkov, kot je govedina, z uporabo izotopov ogljika in dušika. Agencije in proizvajalci lahko tudi z analizo izotopov ogljika, dušika in žvepla določijo način krmljenja živine - organske ali običajne. S preučevanjem podatkov o izotopih ogljika in kisika je mogoče ugotoviti, od kod v Sredozemlju prihajajo različna oljčna olja in kako naravni so izdelki iz sadnega soka.
Uporaba: Izotopsko označevanje
Nenavadne izotope lahko uporabimo kot označevalce v kemijskih reakcijah. To je lahko koristno, zlasti na področju celične biologije, kjer raziskovalni laboratoriji, kot je Johns Laboratorij Pandey z univerze Hopkins išče nove načine za preučevanje raka in drugih življenjsko nevarnih pogoji. Na primer, označevanje stabilnih izotopov z aminokislinami (SILAC) v celični kulturi je postopek, pri katerem se populacije sestrskih celic in vitro diferencirajo z različnimi oblikami aminokislin. Aminokisline so vgrajene v beljakovine, ki jih preučujemo, in ker se kljub temu vedejo enako različno jedrsko sestavo, lahko na novo sintetizirane beljakovine natančneje preučujemo skupaj z njihovimi nadzorovanimi (naravno prisotnimi) kolegi.
Uporaba: Radioaktivni zmenki
Radioaktivni izotopi se pogosto uporabljajo za merjenje starosti materialov, ki vsebujejo ogljik. Ena priljubljena metoda radioaktivnega datiranja se imenuje datiranje z ogljikom - datiranje organskih materialov. Ker na življenje radioizotopa ne vpliva noben vpliv zunaj jedra, njegova predvidljiva hitrost razpada deluje kot ura. Preučevanje radioizotopov v okolici živalskih fosilov na primer ponuja način za oceno starosti teh fosilov.