Gli isotopi sono variazioni di elementi chimici contenenti diversi numeri di neutroni. Poiché gli isotopi sono riconoscibili, forniscono un modo efficiente per tenere traccia dei processi biologici durante la sperimentazione. Ci sono molti potenziali usi per gli isotopi nella sperimentazione, ma diverse applicazioni sono più diffuse.
Isotopi Differenziati
Ogni elemento chimico ha un numero unico di protoni, un fatto che ha dato origine alla tavola periodica. Allo stesso modo, un isotopo di ogni dato elemento ha il suo numero univoco di neutroni; la designazione di un isotopo è determinata dalla somma di protoni e neutroni nel nucleo (indicato come numero di massa). Un elemento può avere un numero qualsiasi di isotopi. Ad esempio, carbonio-12 e carbonio-13 hanno entrambi sei protoni, ma quest'ultimo contiene un neutrone aggiuntivo. Poiché il numero di neutroni nel nucleo di un atomo ha un effetto trascurabile sulle proprietà chimiche, gli isotopi forniscono un mezzo efficace per studiare vari processi biologici senza influenzare significativamente il loro corso naturale.
Applicazione: sicurezza alimentare
Sostanze biogeniche ( quelli prodotti da processi vitali naturali) possono avere variazioni significative di isotopi di carbonio, azoto e ossigeno, che li rende un bersaglio più facile per l'analisi. Le applicazioni di sicurezza alimentare consentono di rintracciare il paese di origine di determinati prodotti alimentari, come le carni bovine, utilizzando isotopi di carbonio e azoto. Agenzie e produttori sono anche in grado di determinare il metodo di alimentazione per il bestiame - organico o convenzionale - analizzando carbonio, azoto e isotopi di zolfo. Studiando i dati sugli isotopi del carbonio e dell'ossigeno, è possibile determinare da dove provengono i vari oli d'oliva del Mediterraneo e come sono i prodotti "naturali" di succhi di frutta.
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Creare la parentesi (quasi) perfetta: Ecco come si usa Applicazione: Etichettatura isotopica
Gli isotopi insoliti possono essere utilizzati come marker nelle reazioni chimiche. Questo può essere utile, in particolare nel campo della biologia cellulare, dove laboratori di ricerca come il Pandey Lab della Johns Hopkins University stanno trovando nuovi modi per studiare il cancro e altre condizioni potenzialmente letali. Ad esempio, l'etichettatura degli isotopi stabili con gli amminoacidi (SILAC) nella coltura cellulare è un processo mediante il quale le popolazioni di cellule sorelle vengono differenziate in vitro utilizzando diverse forme di amminoacidi. Gli amminoacidi sono incorporati nelle proteine studiate e, poiché si comportano in modo identico l'uno con l'altro nonostante la loro diversa composizione nucleare, le proteine di nuova sintesi possono essere studiate più da vicino insieme alle controparti controllate (presenti in natura). br>
Gli isotopi radioattivi sono spesso usati per misurare l'età dei materiali contenenti carbonio. Un metodo di datazione radioattivo popolare è chiamato datazione al carbonio - la datazione di materiali organici. Poiché la vita di un radioisotopo non è influenzata da alcuna influenza al di fuori del nucleo, il suo tasso di decadimento prevedibile agisce come un orologio. Studiare i radioisotopi nei dintorni di fossili animali, ad esempio, fornisce un modo per stimare l'età di questi fossili.
