Περιεχόμενο
- Ισότοπα διαφοροποιημένα
- Εφαρμογή: Ασφάλεια Τροφίμων
- Εφαρμογή: Ισοτοπική επισήμανση
- Εφαρμογή: Ραδιενεργός χρονολόγηση
Τα ισότοπα είναι παραλλαγές χημικών στοιχείων που περιέχουν διαφορετικούς αριθμούς νετρονίων. Επειδή τα ισότοπα είναι αναγνωρίσιμα, παρέχουν έναν αποτελεσματικό τρόπο για την παρακολούθηση των βιολογικών διεργασιών κατά τη διάρκεια του πειράματος. Υπάρχουν πολλές πιθανές χρήσεις για τα ισότοπα στον πειραματισμό, αλλά πολλές εφαρμογές είναι πιο διαδεδομένες.
Ισότοπα διαφοροποιημένα
Κάθε χημικό στοιχείο έχει έναν μοναδικό αριθμό πρωτονίων, ένα γεγονός που έδωσε το προβάδισμα στον περιοδικό πίνακα. Ομοίως, ένα ισότοπο οποιουδήποτε δεδομένου στοιχείου έχει το δικό του μοναδικό αριθμό νετρονίων. ο προσδιορισμός ενός ισοτόπου προσδιορίζεται από το άθροισμα των πρωτονίων και νετρονίων στον πυρήνα (που αναφέρεται ως ο αριθμός μάζας). Ένα στοιχείο μπορεί να έχει οποιοδήποτε αριθμό ισοτόπων. Για παράδειγμα, ο άνθρακας-12 και ο άνθρακας-13 έχουν και τα δύο έξι πρωτόνια, αλλά ο τελευταίος περιέχει ένα επιπλέον νετρόνιο. Επειδή ο αριθμός των νετρονίων σε έναν πυρήνα ατόμων έχει αμελητέα επίδραση στις χημικές ιδιότητες, τα ισότοπα παρέχουν ένα αποτελεσματικό μέσο μελέτης διαφόρων βιολογικών διεργασιών χωρίς να επηρεάζουν σημαντικά τη φυσική τους πορεία.
Εφαρμογή: Ασφάλεια Τροφίμων
Οι βιογενείς ουσίες (εκείνες που παράγονται από φυσικές διαδικασίες ζωής) μπορούν να έχουν σημαντικές διακυμάνσεις των ισοτόπων άνθρακα, αζώτου και οξυγόνου, γεγονός που τους καθιστά ευκολότερο στόχο για ανάλυση. Οι εφαρμογές ασφάλειας τροφίμων καθιστούν δυνατή την παρακολούθηση της χώρας προέλευσης ορισμένων προϊόντων διατροφής, όπως το βόειο κρέας, χρησιμοποιώντας ισότοπα άνθρακα και αζώτου. Οι οργανισμοί και οι κατασκευαστές είναι επίσης σε θέση να καθορίσουν τη μέθοδο διατροφής για ζώα - οργανικά ή συμβατικά - με ανάλυση ισοτόπων άνθρακα, αζώτου και θείου. Μελετώντας τα δεδομένα ισοτόπων άνθρακα και οξυγόνου, είναι δυνατόν να προσδιοριστεί πού προέρχονται από τη Μεσόγειο διάφορα ελαιόλαδα και πόσο "φυσικά" προϊόντα χυμών φρούτων είναι.
Εφαρμογή: Ισοτοπική επισήμανση
Ασυνήθιστα ισότοπα μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως δείκτες σε χημικές αντιδράσεις. Αυτό μπορεί να είναι χρήσιμο, ιδιαίτερα στον τομέα της κυτταρικής βιολογίας, όπου ερευνητικά εργαστήρια όπως το Πανεπιστήμιο Johns Hopkins Pandey Lab βρίσκουν νέους τρόπους για να μελετήσουν τον καρκίνο και άλλες απειλητικές για τη ζωή συνθήκες. Για παράδειγμα, η σταθερή ισοτοπική επισήμανση με αμινοξέα (SILAC) σε κυτταρική καλλιέργεια είναι μια διαδικασία με την οποία οι πληθυσμοί αδελφών-κυττάρων διαφοροποιούνται in vitro χρησιμοποιώντας διάφορες μορφές αμινοξέων. Τα αμινοξέα ενσωματώνονται στις πρωτεΐνες που μελετώνται και επειδή συμπεριφέρονται ταυτόσημα το ένα με το άλλο παρά την διαφορετική πυρηνική σύνθεση τους, οι νεοσυντιθέμενες πρωτεΐνες μπορούν να μελετηθούν πιο προσεκτικά παράλληλα με τους ελεγχόμενους (φυσικά απαντώμενους) ομολόγους τους.
Εφαρμογή: Ραδιενεργός χρονολόγηση
Τα ραδιενεργά ισότοπα χρησιμοποιούνται συχνά για τη μέτρηση της ηλικίας των υλικών που περιέχουν άνθρακα. Μια δημοφιλής μέθοδος ραδιενεργής χρονολόγησης ονομάζεται χρονολόγηση άνθρακα - η χρονολόγηση οργανικών υλικών. Επειδή η ζωή ενός ραδιοϊσότοπου δεν επηρεάζεται από οποιαδήποτε επιρροή έξω από τον πυρήνα, ο προβλεπόμενος ρυθμός αποσύνθεσής του δρα σαν ένα ρολόι. Η μελέτη ραδιοϊσοτόπων στο περιβάλλον των απολιθωμάτων των ζώων, για παράδειγμα, παρέχει έναν τρόπο εκτίμησης της ηλικίας αυτών των απολιθωμάτων.