Contenuto
- Isotopi differenziati
- Applicazione: sicurezza alimentare
- Applicazione: etichettatura isotopica
- Applicazione: Incontri radioattivi
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 usi potenziali per gli isotopi nella sperimentazione, ma diverse applicazioni sono più prevalenti.
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 unico di neutroni; la designazione di un isotopo è determinata dalla somma dei protoni e dei neutroni nel nucleo (indicato come numero di massa). Un elemento può avere un numero qualsiasi di isotopi. Ad esempio, il carbonio-12 e il carbonio-13 hanno entrambi sei protoni, ma quest'ultimo contiene un neutrone aggiuntivo. Poiché il numero di neutroni in un nucleo di atomi 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
Le sostanze biogeniche (quelle prodotte dai processi vitali presenti in natura) possono presentare variazioni significative di isotopi di carbonio, azoto e ossigeno, il che li rende un obiettivo più semplice per l'analisi. Le applicazioni di sicurezza alimentare consentono di tracciare il paese di origine di determinati prodotti alimentari, come la carne bovina, utilizzando isotopi di carbonio e azoto. Agenzie e produttori sono anche in grado di determinare il metodo di alimentazione del bestiame - organico o convenzionale - analizzando isotopi di carbonio, azoto e zolfo. Studiando i dati sugli isotopi del carbonio e dell'ossigeno, è possibile determinare da dove provengono i vari oli d'oliva nel Mediterraneo e quanto siano "naturali" i prodotti a base di succo di frutta.
Applicazione: etichettatura isotopica
Isotopi insoliti possono essere usati come marker nelle reazioni chimiche. Questo può essere utile, in particolare nel campo della biologia cellulare, dove i laboratori di ricerca come il Pandey Lab dell'Università John Hopkins stanno trovando nuovi modi per studiare il cancro e altre condizioni potenzialmente letali. Ad esempio, l'etichettatura degli isotopi stabili con aminoacidi (SILAC) nella coltura cellulare è un processo mediante il quale le popolazioni di cellule gemelle vengono differenziate in vitro utilizzando varie forme di aminoacidi. Gli aminoacidi sono incorporati nelle proteine in fase di studio e, poiché si comportano in modo identico tra loro nonostante la loro diversa composizione nucleare, le proteine di nuova sintesi possono essere studiate più da vicino insieme alle loro controparti controllate (presenti in natura).
Applicazione: Incontri radioattivi
Gli isotopi radioattivi vengono spesso utilizzati per misurare l'età dei materiali contenenti carbonio. Un popolare metodo di datazione radioattiva 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, la sua prevedibile velocità di decadimento si comporta come un orologio. Lo studio dei radioisotopi nei dintorni di fossili di animali, ad esempio, fornisce un modo per stimare l'età di tali fossili.