Ізотопи - це варіації хімічних елементів, що містять різну кількість нейтронів. Оскільки ізотопи впізнавані, вони забезпечують ефективний спосіб відстеження біологічних процесів під час експериментів. Існує багато можливих застосувань ізотопів у експериментах, але кілька застосувань є більш поширеними.
Ізотопи диференційовані
Кожен хімічний елемент має унікальну кількість протонів, що дало початок періодичній системі. Подібним чином, ізотоп будь-якого даного елемента має свою унікальну кількість нейтронів; позначення ізотопу визначається сумою протонів та нейтронів у ядрі (іменоване масовим числом). Елемент може мати будь-яку кількість ізотопів. Наприклад, вуглець-12 і вуглець-13 мають шість протонів, але останній містить ще один нейтрон. Оскільки кількість нейтронів в ядрі атома має незначний вплив на хімічні властивості, ізотопи забезпечують ефективні засоби вивчення різних біологічних процесів без значного впливу на їх природні звичайно.
Застосування: Безпека харчових продуктів
Біогенні речовини (речовини, що утворюються в природних процесах життєдіяльності) можуть мати значні варіації ізотопів вуглецю, азоту та кисню, що робить їх легшою мішенню для аналізу. Програми безпеки харчових продуктів дозволяють відстежувати країну походження певних харчових продуктів, таких як яловичина, за допомогою ізотопів вуглецю та азоту. Агенції та виробники також можуть визначити спосіб годівлі худоби - органічний чи звичайний - шляхом аналізу ізотопів вуглецю, азоту та сірки. Вивчаючи дані ізотопів вуглецю та кисню, можна визначити, звідки в Середземномор’ї беруться різні оливкові олії та наскільки „натуральними” є фруктові сокові продукти.
Застосування: Ізотопне маркування
Незвичайні ізотопи можуть бути використані як маркери в хімічних реакціях. Це може бути корисним, особливо в галузі клітинної біології, де такі дослідницькі лабораторії, як Джонс Лабораторія Панді з університету Хопкінса знаходить нові способи вивчення раку та інших небезпечних для життя людей умови. Наприклад, стійке маркування ізотопів амінокислотами (SILAC) у культурі клітин - це процес, за допомогою якого популяції сестринних клітин диференціюються in vitro за допомогою різних форм амінокислот. Амінокислоти входять до складу досліджуваних білків і, оскільки вони поводяться однаково між собою, незважаючи на свої відрізняючись ядерним складом, новосинтезовані білки можна більш ретельно вивчати поряд з їх контрольованими (природними) аналоги.
Застосування: Радіоактивні знайомства
Радіоактивні ізотопи часто використовують для вимірювання віку матеріалів, що містять вуглець. Одним із популярних методів радіоактивного датування називають датування вуглецем - датування органічних матеріалів. Оскільки на життя радіоізотопу не впливає будь-який вплив поза ядром, його передбачувана швидкість розпаду діє як годинник. Наприклад, вивчення радіоізотопів в оточенні скам’янілостей тварин забезпечує спосіб оцінки віку цих скам’янілостей.