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同位体は、異なる数の中性子を含む化学元素のバリエーションです。同位体は認識可能であるため、実験中に生物学的プロセスを追跡する効率的な方法を提供します。実験では同位体の多くの潜在的な用途がありますが、いくつかのアプリケーションがより一般的です。
差別化された同位体
各化学元素には固有の数のプロトンがあり、これが周期表を生み出しました。同様に、任意の元素の同位体には独自の中性子数があります。同位体の指定は、核内の陽子と中性子の合計（質量数と呼ばれる）によって決まります。元素には、任意の数の同位体を含めることができます。たとえば、炭素-12と炭素-13は両方とも6つの陽子を持っていますが、後者は1つの追加の中性子を含んでいます。原子核内の中性子の数は化学的性質にほとんど影響しないため、同位体は、自然の経過に大きな影響を与えることなく、さまざまな生物学的プロセスを研究する効率的な手段を提供します。
アプリケーション：食品安全
生物由来の物質（自然に発生する生命プロセスによって生成される物質）には、炭素、窒素、酸素の同位体が大幅に変動する可能性があるため、分析の対象となりやすくなります。食品安全アプリケーションを使用すると、炭素や窒素の同位体を使用して、牛肉などの特定の食品の原産国を追跡できます。代理店とメーカーは、炭素、窒素、硫黄の同位体を分析することで、家畜の飼育方法（有機または従来）を決定することもできます。炭素と酸素の同位体データを研究することにより、地中海のさまざまなオリーブオイルがどこから来たのか、そしてどのように「自然な」フルーツジュース製品であるかを決定することが可能です。
アプリケーション：同位体標識
異常な同位体は、化学反応のマーカーとして使用できます。これは、特に細胞生物学の分野で役立ちます。JohnsHopkins Universitys Pandey Labのような研究室では、癌やその他の生命を脅かす状態を研究する新しい方法を見つけています。たとえば、細胞培養におけるアミノ酸による安定同位体標識（SILAC）は、さまざまな形態のアミノ酸を使用して、in vitroで姉妹細胞集団を分化させるプロセスです。アミノ酸は研究中のタンパク質に組み込まれ、核組成が異なるにもかかわらず互いに同じように振る舞うため、新しく合成されたタンパク質は、制御された（自然に発生する）対応物とともにさらに詳しく研究できます。
アプリケーション：放射性年代測定
放射性同位体は、炭素を含む物質の年齢を測定するためによく使用されます。人気のある放射性年代測定法の1つは、炭素年代測定と呼ばれます-有機材料の年代測定です。放射性同位元素の寿命は核外の影響を受けないため、その予測可能な減衰率は時計のように機能します。たとえば、動物の化石の周囲の放射性同位体を調べることは、それらの化石の年齢を推定する方法を提供します。