c3和c4植物体内的12c和13c的比例不同，食肉和食草动物体内的14N和15N比例不同，为什么？ 第1页

在动植物的生理过程中，碳-12 和碳-13、氮-14 和氮-15 的举动本来就不一样。

“同位素的化学性质相同”是中学化学特有的哄小孩命题，只关注做题用的“最外电子数相等”。

同位素的物理化学性质不同，这包括而不限于分子质量差异导致在气相、液相中的扩散速率不同，化学键能不同、参与化学反应的速率不同，尤其明显的是碳-氕键和碳-氘键的键能差异，二者参与的化学反应的速率可以相差数倍，在氕原子核（质子）可以通过隧穿参与的特定反应中更是相差 20 多倍。

碳-13 参与组成的二氧化碳分子在空气中的扩散速度比碳-12 参与组成的二氧化碳分子慢。植物通过气孔输入体内的二氧化碳的同位素比率，跟大气二氧化碳中的同位素比率就是不一样的。

植物的 RUBPCase（核酮糖 1,5-二磷酸羧化酶）及 PEPCase（磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶）在固定二氧化碳时优先吸收碳-12 参与组成的二氧化碳（称为羧化分馏），C3 植物与 C4 植物的光合作用途径不同，羧化分馏不一致，导致二者的稳定碳同位素比率差异。

光照条件的变化会影响气孔导度、叶绿体分布、光合作用相关酶的活性，进而改变植物的稳定碳同位素比率。就不用说光合路径差异、物种差异了，同种植物中，生活在向阳处和生活在背阴处的个体的稳定碳同位素比率不一样。温度、水分、盐分、微量元素、二氧化碳浓度等因素也会影响植物分馏二氧化碳的能力。如果你的仪器够灵敏，你能在同一植物身体的不同部位检测到不同的碳同位素比率。

氮就不用多说了罢，可以自己百度一下。

对同位素效应有兴趣的话，可以从中文论文开始看^[1]。

参考

1. ^刘秋华, 周再春. 同位素效应对物质结构和性质的影响[J]. University Chemistry, 2011, 26(6): 64-66. http://www.dxhx.pku.edu.cn/CN/10.3969/j.issn.1000-8438.2011.06.018