Die Methode der Isotopenmarkierung wird benutzt, um zwei Atome oder Moleküle gleicher Art anhand der unterschiedlichen Markierung mit Isotopen unterscheiden zu können. Die Isotopenmarkierung ist eine Methode zur Molekülmarkierung.
Häufig ist es notwendig, unterscheiden zu können, welche Rolle zwei verschieden gebundene Atome gleicher Art in einer chemischen Reaktion spielen. Da man nur die Edukte und die Produkte sehen kann, jedoch nicht den Reaktionsmechanismus, verwendet man die Isotopenmarkierung.
Dabei wird ein Atom gezielt gegen eines seiner Isotope ausgetauscht. So kann man zum Beispiel ein Wasserstoff-Atom durch ein Deuterium-Atom (schwerer Wasserstoff) ersetzen (sog. Deuterierung). Durch spezielle Analysenverfahren kann man das Deuterium-Atom in den Produkten nachweisen und seine Position und Bindigkeit feststellen. Stabile Isotope werden durch NMR-Spektroskopie oder Massenspektrometrie, radioaktive mit Szintillationsmessgeräten nachgewiesen.
Melvin Calvin wendete die Isotopenmarkierung bei der Entdeckung des Calvin-Zyklus an. Der Meselson-Stahl-Versuch ist ein weiteres bekanntes Beispiel für die Isotopenmarkierung, durch den Versuch wurde die semikonservative Replikation der DNA nachgewiesen.
Gezielt isotopenmarkierte Verbindungen, wie Arzneistoffe oder Wirkstoffe in Pflanzenschutzmitteln werden hergestellt, um den Metabolismus dieser Stoffe gezielt untersuchen zu können. Mittels isotopenmarkierter Wirkstoffe kann der Abbau dieser Stoffe im Körper, die Ausscheidung (z. B. über den Urin) und deren Verbleib in der Umwelt studiert werden.
Isotopenmarkierungen werden chemisch (ICAT, Dimethyl-Markierung) oder metabolisch (SILAC, 15N-Markierung) in Proteine eingeführt.
Die Isotopenmarkierung findet zudem Anwendung in Form der Isobarenmarkierung.[1][2]
