Isotopen zijn variaties van chemische elementen die verschillende aantallen neutronen bevatten. Omdat isotopen herkenbaar zijn, bieden ze een efficiënte manier om biologische processen tijdens experimenten te volgen. Er zijn veel potentiële toepassingen voor isotopen in experimenten, maar verschillende toepassingen komen vaker voor.
Isotopen Gedifferentieerd

Elk chemisch element heeft een uniek aantal protonen, een feit dat aanleiding gaf tot het periodiek systeem. Evenzo heeft een isotoop van een bepaald element zijn eigen unieke aantal neutronen; de aanwijzing van een isotoop wordt bepaald door de som van protonen en neutronen in de kern (aangeduid als het massagetal). Een element kan een willekeurig aantal isotopen hebben. Bijvoorbeeld, koolstof-12 en koolstof-13 hebben beide zes protonen, maar de laatste bevat één extra neutron. Omdat het aantal neutronen in de kern van een atoom een verwaarloosbaar effect heeft op chemische eigenschappen, bieden isotopen een efficiënt middel om verschillende biologische processen te bestuderen zonder hun natuurlijk verloop aanzienlijk te beïnvloeden. Toepassing: voedselveiligheid

Biogene stoffen ( die geproduceerd door natuurlijk voorkomende levensprocessen) kunnen aanzienlijke variaties van koolstof-, stikstof- en zuurstofisotopen hebben, waardoor ze een eenvoudiger doelwit voor analyse zijn. Toepassingen van voedselveiligheid maken het mogelijk om het land van oorsprong van bepaalde voedselproducten, zoals rundvlees, te volgen met behulp van koolstof- en stikstofisotopen. Agentschappen en fabrikanten zijn ook in staat om de voedermethode voor vee - organisch of conventioneel - te bepalen door koolstof-, stikstof- en zwavelisotopen te analyseren. Door gegevens over koolstof- en zuurstofisotopen te bestuderen, is het mogelijk om te bepalen waar in de Middellandse Zee verschillende olijfoliën vandaan komen en hoe "natuurlijke" fruitsapproducten zijn.
Toepassing: Isotopische labels

Ongebruikelijke isotopen kunnen worden gebruikt als markers in chemische reacties. Dit kan nuttig zijn, vooral op het gebied van celbiologie, waar onderzoekslaboratoria zoals Pandey Lab van Johns Hopkins University nieuwe manieren vinden om kanker en andere levensbedreigende aandoeningen te bestuderen. Stabiele isotooplabeling met aminozuren (SILAC) in celkweek is bijvoorbeeld een proces waarbij zustercelpopulaties in vitro worden gedifferentieerd met behulp van verschillende vormen van aminozuren. De aminozuren zijn opgenomen in de eiwitten die worden bestudeerd en, omdat ze zich identiek gedragen ten opzichte van elkaar, ondanks hun verschillende nucleaire samenstelling, kunnen nieuw gesynthetiseerde eiwitten nader worden bestudeerd naast hun gecontroleerde (natuurlijk voorkomende) tegenhangers. Toepassing: Radioactive Dating

Radioactieve isotopen worden vaak gebruikt om de leeftijd van materialen die koolstof bevatten te meten. Een populaire methode voor radioactieve datering wordt koolstofdatering genoemd - de datering van organische materialen. Omdat het leven van een radio-isotoop niet wordt beïnvloed door enige invloed buiten de kern, werkt de voorspelbare snelheid van verval als een klok. Het bestuderen van radio-isotopen in de omgeving van dierlijke fossielen biedt bijvoorbeeld een manier om de leeftijd van die fossielen te schatten.