更新时间：作者：小小条
一、什么是同位素？
具有相同原子序数（即质子数相同）但中子数不同的原子互为同位素。由于电子排布相同，同位素的化学行为几乎一致，导致它们化学性质相似；但物理性质有差异：质量不同，部分具有放射性。
二、同位素的放射性与稳定性
稳定同位素：原子核稳定，不发生衰变（如¹²C、¹³C）。
放射性同位素：原子核不稳定，会自发衰变，释放α、β或γ射线（如¹⁴C、³²P）。
三、高中生物中常见的放射性同位素
根据课程标准与教材内容，高中阶段涉及的放射性同位素主要包括以下四种：
³H（氚）——氢的放射性同位素¹⁴C（碳-14）——碳的放射性同位素³²P（磷-32）——磷的放射性同位素³⁵S（硫-35）——硫的放射性同位素基于有放射性，这些同位素被广泛应用于示踪实验中，成为揭示生命活动机制的关键“标记物”。
³H：标记胸腺嘧啶脱氧核苷（³H-TdR），追踪DNA合成时期（S期）。
¹⁴C：卡尔文循环实验
³²P 与 ³⁵S：赫尔希-蔡斯实验
同位素 | 标记对象 | 典型实验 |
³H（氚） | DNA、RNA、氨基酸 | 细胞分裂、基因表达研究 |
¹⁴C（碳-14） | 葡萄糖、CO₂、有机物 | 光合作用碳循环、年代测定 |
³²P（磷-32） | DNA、RNA、ATP、磷脂 | DNA复制、噬菌体侵染实验 |
³⁵S（硫-35） | 蛋白质（甲硫氨酸、半胱氨酸） | 蛋白质合成、分泌路径研究 |
三、高中生物中常见的稳定性同位素
稳定同位素是指原子核结构稳定、不会发生放射性衰变的同位素。它们在自然界中长期存在，广泛分布于水、大气、生物体和地质体中。
同位素 | 生物应用 |
¹³C | 稳定，用于代谢通路研究、NMR分析 |
¹⁵N | 稀有稳定同位素，广泛用于氮循环示踪 |
¹⁸O | 用于水循环、光合作用研究 |
²H（D） | 重氢，用于标记水分子（D₂O）研究代谢 |
稳定同位素也可用于示踪，基本原理基于“质量效应”而非“辐射信号”。主要分两点：
1.由于同位素质量不同，其参与的化学反应速率、扩散速度、相变行为等存在微小差异（即“同位素分馏效应”）。
2.通过质谱仪测定样品中同位素比值（如¹³C/¹²C、¹⁵N/¹⁴N），可反推物质来源、转化路径或环境条件。
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