Un isotopo è una variante di un elemento con un diverso peso atomico. Due isotopi stabili dell'azoto si verificano in natura: azoto-14 e azoto-15. L'isotopo di N-14 è molto più abbondante, sia nell'atmosfera terrestre e nel tessuto animale e vegetale. La rarità comparativa dell'isotopo N-15 lo rende prezioso per biologi e altri ricercatori come tracciante (vale a dire, una sorta di bandiera che permette agli scienziati di seguire azoto attraverso un sistema biochimico o geochimico).
Macromolecole biologiche
Se le cellule in coltura vengono fornite solo con le sostanze nutrienti che contengono l'isotopo di N-15, loro DNA verrà a contenere N-15 esclusivamente nel corso di più generazioni. In un famoso esperimento, Matthew Meselson e Franklin Stahl è cresciuto e. coli in un terreno di coltura contenente pesanti N-15 sostanze nutritive. Allora i batteri è trasferito alla media contenente l'isotopo più leggero di N-14 e centrifugato DNA da questi batteri una generazione e due generazioni più tardi. La densità del DNA in cellule della figlia era intermedia. Attraverso questo risultato, l'esperimento di Meselson-Stahl ha dimostrato che la replicazione del DNA produce due copie, ognuna delle quali contiene un filo originale che serve come modello per il nuovo filo.
Inquinamento
Il rapporto di N-15 a N-14 è spesso superiore in acque reflue e rifiuti agricoli rispetto negli ambienti di oceano. Man mano che aumenta la distanza da una sorgente di acque luride, questo rapporto tendenze gradualmente verso i valori normali per l'ambiente marino. Gli scienziati possono utilizzare questa differenza per mappare pennacchi delle acque reflue e per determinare l'origine dell'azoto in eccesso negli ambienti marini. Queste tecniche sono importanti perché l'azoto in eccesso contribuisce a pericolose crescite di alghe nelle acque costiere.
Acque sotterranee
Alte concentrazioni di nitrati nelle acque sotterranee possono essere dannose per gli esseri umani, così questi contaminanti di rilevamento è un problema di particolare preoccupazione. A seconda del percorso che adottano per raggiungere corsi d'acqua locali, nitrati possono abbattere attraverso l'azione dei batteri denitrificanti, così gli scienziati possono utilizzare concentrazioni locali di isotopi per tenere traccia di ciò che accade ai nitrati nelle acque sotterranee (ad es., se finiscono in corsi d'acqua locali, l'itinerario che adottano per raggiungere tali flussi e così via). Come con acqua di mare, essi inoltre possibile utilizzare i rapporti isotopici per identificare l'origine di questa contaminazione.
Ecologia
Per capire gli ecosistemi, gli ecologisti devono sapere dove gli organismi derivino le loro sostanze nutrienti ed il tasso a cui le sostanze nutrienti del ciclo attraverso l'ecosistema. Perché l'azoto è una sostanza nutriente essenziale, e gli organismi viventi preferenzialmente fare uso del N-14 isotopo, N-14 al rapporto N-15 si differenzia in varie parti del web cibo. Gli ecologisti possono utilizzare questi dati per tenere traccia di azoto attraverso un ecosistema.