Biyolojide Kullanılan İzotoplar

İzotoplar, farklı sayıda nötron içeren kimyasal elementlerin varyasyonlarıdır. İzotoplar tanınabilir olduğundan, deney sırasında biyolojik süreçleri izlemek için verimli bir yol sağlarlar. Deneyde izotoplar için birçok potansiyel kullanım vardır, ancak birkaç uygulama daha yaygındır.

Her kimyasal elementin benzersiz bir proton sayısı vardır, bu da periyodik tabloyu ortaya çıkaran bir gerçektir. Benzer şekilde, herhangi bir elementin izotopunun kendine özgü nötron sayısı vardır; bir izotopun tanımı, çekirdekteki proton ve nötronların toplamı ile belirlenir (kütle numarası olarak adlandırılır). Bir elementin herhangi bir sayıda izotopu olabilir. Örneğin, karbon-12 ve karbon-13'ün her ikisi de altı protona sahiptir, ancak ikincisi bir ek nötron içerir. Bir atomun çekirdeğindeki nötron sayısı kimyasal özellikler üzerinde ihmal edilebilir bir etkiye sahip olduğundan, izotoplar doğal süreçlerini önemli ölçüde etkilemeden çeşitli biyolojik süreçleri incelemek için verimli bir araç sağlar. tabii.

Biyojenik maddeler (doğal olarak meydana gelen yaşam süreçleri tarafından üretilenler), önemli karbon, nitrojen ve oksijen izotop varyasyonlarına sahip olabilir, bu da onları analiz için daha kolay bir hedef haline getirir. Gıda güvenliği uygulamaları, sığır eti gibi belirli gıda ürünlerinin menşe ülkesini karbon ve nitrojen izotopları kullanarak takip etmeyi mümkün kılar. Ajanslar ve üreticiler ayrıca karbon, nitrojen ve kükürt izotoplarını analiz ederek çiftlik hayvanları için organik veya konvansiyonel besleme yöntemini belirleyebilirler. Karbon ve oksijen izotop verilerini inceleyerek, çeşitli zeytinyağlarının Akdeniz'in neresinden geldiğini ve meyve suyu ürünlerinin ne kadar "doğal" olduğunu belirlemek mümkündür.

Olağandışı izotoplar, kimyasal reaksiyonlarda belirteç olarak kullanılabilir. Bu, özellikle Johns gibi araştırma laboratuvarlarının bulunduğu hücre biyolojisi alanında yardımcı olabilir. Hopkins Üniversitesi'ndeki Pandey Laboratuvarı, kanser ve yaşamı tehdit eden diğer hastalıkları incelemek için yeni yollar buluyor. koşullar. Örneğin, hücre kültüründe Amino Asitlerle Kararlı İzotop Etiketleme (SILAC), kardeş hücre popülasyonlarının farklı amino asit formları kullanılarak in vitro olarak farklılaştırıldığı bir işlemdir. Amino asitler, incelenen proteinlere dahil edilir ve çünkü birbirlerine aynı şekilde davranırlar. farklı nükleer bileşim, yeni sentezlenmiş proteinler, kontrollü (doğal olarak meydana gelen) ile birlikte daha yakından incelenebilir. benzerleri.

Radyoaktif izotoplar genellikle karbon içeren malzemelerin yaşını ölçmek için kullanılır. Bir popüler radyoaktif tarihleme yöntemine karbon tarihleme denir - organik maddelerin tarihlendirilmesi. Bir radyoizotopun ömrü, çekirdeğin dışındaki herhangi bir etkiden etkilenmediğinden, tahmin edilebilir bozulma hızı bir saat gibi davranır. Örneğin, hayvan fosillerinin çevresindeki radyoizotopları incelemek, bu fosillerin yaşını tahmin etmenin bir yolunu sunar.