從外面加入與生物體內的元素或物質完全共同運行的示蹤物，用以追蹤生物體內某元素或某物質的運行或變化的一種方法。示蹤物，可利用元素的同位素本身或用同位素置換該物質成分某元素的標記化合物，按不同目的，關于同位素可利用放射同位素或穩定同位素。都以同位素的輻射能或質量的差異為目標。1923年G．von Hevesy采用RaD研究了植物吸收鉛的機制，以此為開端，隨著戰后原子能的開發，逐漸作到了可提供各種大量的同位素，同時還進行了同位素測量儀器的開發，進而與紙層析等微量分析法的進展相結合，現巳成為研究生物現象不可缺少的方法。因使用的同位素和示蹤物是極微量的，所以也不會在量上打亂生物體內的成分。放射自顯影是在組織或細胞水平上捕獲物質動態的一種方法，若采用行程短的3H（氚）標記化合物和電子顯微鏡，就可從細胞器水平，有時也可在生物大分子DNA水平上，發現結構與功能的關系。放射免疫測定法是將同位素引入抗原抗體反應的一種方法，該法比熒光抗體法更靈敏，也更易定量。若將穩定同位素與巧妙的分離分析法結合使用，是很有成效的，可由15N，18O的利用，解釋DNA的復制方式，以及光合作用中O2產生的機理。穩定同位素的檢出測定一般是較困難的，由于最近光譜法的發展，提高了15N檢出的靈敏度，而且較簡便，并提高了利用率。聯合使用兩種以上的同位素稱為雙標記法。同位素示蹤法有不少缺點是因同位素本身性質而造成的，如具有同位素效應、交換性、輻射線效應、元素變換效應等，所以必須繼續注意。
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