Isotopen zijn variaties van chemische elementen met verschillende aantal neutronen. Omdat isotopen herkenbaar zijn, bieden zij een efficiënte manier voor het bijhouden van biologische processen tijdens experimenten. Er zijn vele mogelijke toepassingen voor isotopen in experimenten, maar verschillende toepassingen zijn vaker.
Isotopen gedifferentieerd
Elk scheikundig element heeft een uniek nummer van protonen, een feit dat aanleiding gaf tot het periodiek systeem. Ook heeft een isotoop van een bepaald element zijn eigen unieke aantal neutronen; de aanwijzing van een isotoop wordt bepaald door de som van protonen en neutronen in de kern (hierna: het nummer van de massa). Een element kan een willekeurig aantal isotopen hebben. Bijvoorbeeld, koolstof-12 en koolstof-13 hebben beide zes protonen, maar deze laatste bevat één extra neutron. Omdat het aantal neutronen in de kern van een atoom een te verwaarlozen effect op de chemische eigenschappen heeft, bieden isotopen een efficiënt middel van het bestuderen van verschillende biologische processen zonder aanzienlijke invloed zijn op hun natuurlijke cursus.
Toepassing: Voedselveiligheid
Biogene stoffen (die geproduceerd door natuurlijke levensprocessen) kan hebben aanzienlijke variaties van koolstof, stikstof en zuurstof isotopen, waardoor ze een gemakkelijker doelwit voor analyse. Food veiligheidstoepassingen maken het mogelijk om bij te houden van het land van oorsprong van bepaalde voedingsmiddelen, zoals rundvlees, met behulp van isotopen koolstof en stikstof. Agentschappen en fabrikanten zijn ook in staat om te bepalen van de methode van voeding voor vee--organische of conventionele--door het analyseren van de isotopen koolstof, stikstof en zwavel. Door het bestuderen van koolstof en zuurstof isotoop gegevens, het is mogelijk om te bepalen waar in het Middellandse-Zeegebied verschillende olijfoliën vandaan en hoe "natuurlijke" fruit zijn SAP producten.
Toepassing: Isotopische Labeling
Ongewone isotopen kunnen worden gebruikt als markeringen in chemische reacties. Dit kan handig zijn, met name op het gebied van de biologie van de cel, waar onderzoeklaboratoria zoals Johns Hopkins University's Pandey Lab zijn het vinden van nieuwe manieren om te studeren, kanker en andere levensbedreigende aandoeningen zijn. Bijvoorbeeld, is stabiele isotoop Labeling met aminozuren (SILAC) in celkweek een proces waaraan zuster-cel populaties worden onderscheiden in vitro met behulp van verschillende vormen van aminozuren. De aminozuren worden opgenomen in de eiwitten bestudeerd en, omdat ze zich identiek aan elkaar ondanks hun verschillende nucleaire samenstelling gedragen, nieuw samengestelde eiwitten naast hun gecontroleerde (natuurlijke) tegenhangers nauwer kunnen worden bestudeerd.
Toepassing: Radioactieve datering
Radioactieve isotopen worden vaak gebruikt voor het meten van de leeftijd van materialen met carbon. Een populaire radioactieve dateringsmethode heet koolstofdatering--de datering van organische materialen. Omdat het leven van een isotoop is niet beïnvloed door eventuele invloed buiten de kern, fungeert zijn voorspelbaar tarief van verval als een klok. Bestuderen van radio-isotopen in de omgeving van dierlijke fossielen, bijvoorbeeld, biedt een manier voor het schatten van de leeftijd van deze fossielen.
