Contenu
- Isotopes Différenciés
- Application: sécurité alimentaire
- Application: étiquetage isotopique
- Application: Datation radioactive
Les isotopes sont des variations d'éléments chimiques contenant différents nombres de neutrons. Les isotopes étant reconnaissables, ils constituent un moyen efficace de suivre les processus biologiques au cours d’une expérimentation. Il existe de nombreuses utilisations potentielles des isotopes dans l'expérimentation, mais plusieurs applications sont plus répandues.
Isotopes Différenciés
Chaque élément chimique possède un nombre unique de protons, ce qui a donné lieu au tableau périodique. De même, un isotope d'un élément donné possède son propre nombre unique de neutrons; la désignation d'un isotope est déterminée par la somme des protons et des neutrons du noyau (appelée nombre de masse). Un élément peut avoir n'importe quel nombre d'isotopes. Par exemple, le carbone 12 et le carbone 13 ont tous deux six protons, mais ce dernier contient un neutron supplémentaire. Étant donné que le nombre de neutrons dans le noyau des atomes a un effet négligeable sur les propriétés chimiques, les isotopes constituent un moyen efficace d’étudier divers processus biologiques sans modifier de manière significative leur cours naturel.
Application: sécurité alimentaire
Les substances biogéniques (produites par des processus biologiques naturels) peuvent entraîner des variations importantes des isotopes du carbone, de l'azote et de l'oxygène, ce qui en fait une cible d'analyse plus facile. Les applications de sécurité alimentaire permettent de suivre le pays d'origine de certains produits alimentaires, comme le bœuf, à l'aide d'isotopes de carbone et d'azote. Les agences et les fabricants sont également en mesure de déterminer la méthode d'alimentation du bétail - biologique ou conventionnel - en analysant les isotopes du carbone, de l'azote et du soufre. En étudiant les données isotopiques du carbone et de l'oxygène, il est possible de déterminer d'où proviennent les différentes huiles d'olive de la Méditerranée et la nature des produits de jus de fruits «naturels».
Application: étiquetage isotopique
Des isotopes inhabituels peuvent être utilisés comme marqueurs dans les réactions chimiques. Cela peut être utile, en particulier dans le domaine de la biologie cellulaire, où des laboratoires de recherche tels que le Pandey Lab de l’Université Johns Hopkins découvrent de nouveaux moyens d’étudier le cancer et d’autres maladies représentant un danger de mort. Par exemple, le marquage par isotopes stables avec des acides aminés (SILAC) en culture cellulaire est un processus par lequel les populations de cellules soeurs sont différenciées in vitro à l'aide de différentes formes d'acides aminés. Les acides aminés sont incorporés aux protéines étudiées et, comme ils se comportent de manière identique malgré leur composition nucléaire différente, les protéines nouvellement synthétisées peuvent être étudiées plus étroitement aux côtés de leurs équivalents contrôlés (d'origine naturelle).
Application: Datation radioactive
Les isotopes radioactifs sont souvent utilisés pour mesurer l'âge des matériaux contenant du carbone. Une méthode de datation radioactive populaire est appelée datation au carbone - datation de matériaux organiques. Comme la vie d’un radio-isotope n’est affectée par aucune influence extérieure au noyau, son taux de décroissance prévisible agit comme une horloge. L'étude des radio-isotopes à proximité des fossiles d'animaux, par exemple, permet d'estimer l'âge de ces fossiles.