同位素用于追踪物质运输和变化过程时，叫示踪元素。用示踪元素标记的化合物的化学性质不变。通过追踪同位素标记的化合物，可以弄清化学反应的详细过程，这种科学的研究方法叫作同位素标记法。生物学研究中常用的同位素是组成细胞的主要元素，即H、N、C、S、P和O等元素的同位素。

同位素标记法在高中生物学中的应用有如下实例。

1.分泌蛋白的合成与分泌

科学家向豚鼠的胰腺腺泡细胞中注射3H标记的亮氨酸。3min后，被标记的亮氨酸出现在附着有核糖体的内质网中；17min后，出现在高尔基体中；117min后，出现在靠近细胞膜内侧的运输蛋白质的囊泡中，以及释放到细胞外的分泌物中。由此发现了分泌蛋白的合成与分泌途径：核糖体→内质网→高尔基体→囊泡→细胞膜（外排）。

2.光合作用中释放出O2的来源

1941年，美国科学家鲁宾（S.Ruben）和卡门（M.Kamen）用180分别标记H20和C02，然后，进行了两组实验：第一组给植物提供H20和C1802，第二组给同种植物提供H2180和C02。在其他条件相同的情况下，第一组释放的氧气全部为02，第二组释放的都是1802。该实验有力地证明了植物释放的02来自H20而不是C02。

3.光合作用中有机物的生成

20世纪40年代，美国科学家卡尔文（M.Calvin）等人用单细胞的小球藻做了这样的实验：用14C标记的14C02供小球藻进行光合作用，然后追踪14C的去向，最终探索出了光合作用的“三碳途径”—卡尔文循环。

4.噬菌体侵染细菌的实验

1952年，赫尔希（A.D.Hershey）和蔡斯（M.C.Chase）以T2噬菌体为实验材料，首先在分别含有放射性同位素35S和32P的培养基中培养大肠杆菌，再用上述大肠杆菌培养T2噬菌体，得到含有35S或32P标记的噬菌体。然后用被35S、32P分别标记的两种噬菌体去侵染未被标记的大肠杆菌，经过短时间的保温后，用搅拌器搅拌、离心，检查上清液和沉淀物中的放射性，从而证明DNA是真正的遗传物质。

5.DNA的半保留复制

1958年，美国科学家梅塞尔森（M.Meselson）和斯塔尔（F.Stahl）用含有15NH4Cl的培养液培养大肠杆菌，使大肠杆菌的DNA几乎都是15N标记的。然后，将大肠杆菌转移到含有14NH4Cl的普通培养液中。在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA，再将提取的DNA进行离心，记录离心后试管中DNA的位置，从而证实了DNA复制是半保留复制。

6.基因工程

目的基因的检测与鉴定采用了DNA分子杂交技术。将转基因生物的基因组DNA提取出来，在含有目的基因的DNA片段上用放射性同位素作标记，并以此为探针使之与基因组DNA杂交，如果显示出杂交带，就表明目的基因已导入受体细胞中。另外，还可采用同样的方法检测目的基因是否转录出了mRNA，不同的是后者从转基因生物中提取的是mRNA。

7.基因诊断

基因诊断是用放射性同位素（如32P）、荧光分子等标记的DNA分子作探针，依据DNA分子杂交原理，鉴定被检测样本上的遗传信息，从而达到检测疾病的目的。