Name: ביצוע ניסויי מילר יורי (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-01-21T08:40:00.000+00:00
Duration: 11 min 10 s
Description: חקור את ניסוי מילר-יורי לסינתזה אביוטית של תרכובות אורגניות בתנאי כדור הארץ הקדום. השיטה משתמשת בפריקה חשמלית לחקירת מקורות החיים.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

עבודה זו נתמכה במשותף על ידי NSF ונאס&quot;א תכנית אסטרוביולוגיה, תחת מרכז NSF לכימית אבולוציה, מל&quot;ג-1004570, ומרכז גודארד לאסטרוביולוגיה. ETP רוצה להכיר מימון נוסף הניתן על ידי תכנית התמחות הביולוגיה נאס&quot;א פלנטריים. המחברים גם רוצים להודות לד&quot;ר Asiri Galhena לעזרה לא יסולא בפז בהקמת מתקני מעבדה הראשוניים.

<ol><li>Oparin, A. I. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aOparin%2C+AI+%22The+Origin+of+Life%22">The Origin of Life</a>. , Izd. Moskovshii Rabochii. (1924).</li>
<li>Haldane, J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+origin+of+life%5BTitle%5D)+AND+%22Rationalist+Annu%22%5BJournal%5D)">The origin of life.</a> Rationalist Annu. 148, 3-10 (1929).</li>
<li>Garrison, W. M., Morrison, D. C., Hamilton, J. G., Benson, A. A., Calvin, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reduction+of+Carbon+Dioxide+in+Aqueous+Solutions+by+Ionizing+Radiation%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Reduction of Carbon Dioxide in Aqueous Solutions by Ionizing Radiation.</a> Science. 114, 416-418 (1951).</li>
<li>Miller, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Production+of+Some+Organic+Compounds+under+Possible+Primitive+Earth+Conditions%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Production of Some Organic Compounds under Possible Primitive Earth Conditions.</a> J. Am. Chem. Soc. 77, 2351-2361 (1955).</li>
<li>Miller, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Production+of+Amino+Acids+Under+Possible+Primitive+Earth+Conditions%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">A Production of Amino Acids Under Possible Primitive Earth Conditions.</a> Science. 117, 528-529 (1953).</li>
<li>Heyns, H. K., Walter, W., Meyer, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Model+experiments+on+the+formation+of+organic+compounds+in+the+atmosphere+of+simple+gases+by+electrical+discharges+%28Translated+from+German%29%5BTitle%5D)+AND+%22Die+Naturwissenschaften%22%5BJournal%5D)">Model experiments on the formation of organic compounds in the atmosphere of simple gases by electrical discharges (Translated from German).</a> Die Naturwissenschaften. 44, 385-389 (1957).</li>
<li>Ponnamperuma, C., Woeller, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((%CE%B1-Aminonitriles+formed+by+an+electric+discharge+through+a+mixture+of+anhydrous+methane+and+ammonia%5BTitle%5D)+AND+%22Biosystems%22%5BJournal%5D)">α-Aminonitriles formed by an electric discharge through a mixture of anhydrous methane and ammonia.</a> Biosystems. 1, 156-158 (1967).</li>
<li>Oró, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+of+Organic+Compounds+by+Electric+Discharges%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Synthesis of Organic Compounds by Electric Discharges.</a> Nature. 197, 862-867 (1963).</li>
<li>Ring, D., Wolman, Y., Friedmann, N., Miller, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Prebiotic+Synthesis+of+Hydrophobic+and+Protein+Amino+Acids%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Natl.+Acad.+Sci.+U.S.A%22%5BJournal%5D)">Prebiotic Synthesis of Hydrophobic and Protein Amino Acids.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 69, 765-768 (1972).</li>
<li>Wolman, Y., Haverland, W. J., Miller, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nonprotein+Amino+Acids+from+Spark+Discharges+and+Their+Comparison+with+the+Murchison+Meteorite+Amino+Acids%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Natl.+Acad.+Sci.+U.S.A%22%5BJournal%5D)">Nonprotein Amino Acids from Spark Discharges and Their Comparison with the Murchison Meteorite Amino Acids.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 69, 809-811 (1972).</li>
<li>Roscoe, S., Miller, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Energy+Yields+for+Hydrogen+Cyanide+and+Formaldehyde+Syntheses%3A+The+HCN+and+Amino+Acid+Concentrations+in+the+Primitive+Ocean%5BTitle%5D)+AND+%22Orig.+Life%22%5BJournal%5D)">Energy Yields for Hydrogen Cyanide and Formaldehyde Syntheses: The HCN and Amino Acid Concentrations in the Primitive Ocean.</a> Orig. Life. 17, 261-273 (1987).</li>
<li>Johnson, A. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Miller+Volcanic+Spark+Discharge+Experiment%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">The Miller Volcanic Spark Discharge Experiment.</a> Science. 322, 404 (2008).</li>
<li>Parker, E. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Primordial+synthesis+of+amines+and+amino+acids+in+a+1958+Miller+H2S-rich+spark+discharge+experiment%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Natl.+Acad.+Sci.+U.S.A%22%5BJournal%5D)">Primordial synthesis of amines and amino acids in a 1958 Miller H2S-rich spark discharge experiment.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 108, 5526-5531 (2011).</li>
<li>Cleaves, H. J., Chalmers, J. H., Lazcano, A., Miller, S. L., Bada, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+reassessment+of+prebiotic+organic+synthesis+in+neutral+planetary+atmospheres%5BTitle%5D)+AND+%22Orig.+Life+Evol.+Biosph%22%5BJournal%5D)">A reassessment of prebiotic organic synthesis in neutral planetary atmospheres.</a> Orig. Life Evol. Biosph. 38, 105-115 (2008).</li>
<li>Glavin, D. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Amino+acid+analyses+of+Antarctic+CM2+meteorites+using+liquid+chromatography-time+of+flight-mass+spectrometry%5BTitle%5D)+AND+%22Meteorit.+Planet.+Sci%22%5BJournal%5D)">Amino acid analyses of Antarctic CM2 meteorites using liquid chromatography-time of flight-mass spectrometry.</a> Meteorit. Planet. Sci. 41, 889-902 (2006).</li>
<li>Zhao, M., Bada, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Determination+of+%CE%B1-dialkylamino+acids+and+their+enantiomers+in+geologic+samples+by+high-performance+liquid+chromatography+after+a+derivatization+with+a+chiral+adduct+of+o-phthaldialdehyde%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Chromatogr.+A%22%5BJournal%5D)">Determination of α-dialkylamino acids and their enantiomers in geologic samples by high-performance liquid chromatography after a derivatization with a chiral adduct of o-phthaldialdehyde.</a> J. Chromatogr. A. 690, 55-63 (1995).</li>
<li>Strecker, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((About+the+artificial+formation+of+lactic+acid+and+a+new+Glycocoll+the+homologous+body+Justus+Liebigs+Annalen+der+Chemie%5BTitle%5D)+AND+%22%22%5BJournal%5D)">About the artificial formation of lactic acid and a new Glycocoll the homologous body Justus Liebigs Annalen der Chemie.</a> 75, 27-45 (1850).</li>
<li>Miyakawa, S., Yamanashi, H., Kobayashi, K., Cleaves, H. J., Miller, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Prebiotic+synthesis+from+CO+atmospheres%3A+implications+for+the+origins+of+life%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Natl.+Acad.+Sci.+U.S.A%22%5BJournal%5D)">Prebiotic synthesis from CO atmospheres: implications for the origins of life.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 99, 14628-14631 (2002).</li>
<li>Kobayashi, K., Kaneko, T., Saito, T., Oshima, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Amino+Acid+Formation+in+Gas+Mixtures+by+Particle+Irradiation%5BTitle%5D)+AND+%22Orig.+Life+Evol.+Biosph%22%5BJournal%5D)">Amino Acid Formation in Gas Mixtures by Particle Irradiation.</a> Orig. Life Evol. Biosph. 28, 155-165 (1998).</li>
<li>Sagan, C., Khare, B. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Long-Wavelength+Ultraviolet+Photoproduction+of+Amino+Acids+on+the+Primitive+Earth%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Long-Wavelength Ultraviolet Photoproduction of Amino Acids on the Primitive Earth.</a> Science. 173, 417-420 (1971).</li>
<li>Harada, K., Fox, S. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thermal+Synthesis+of+Natural+Amino-Acids+from+a+Postulated+Primitive+Terrestrial+Atmosphere%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Thermal Synthesis of Natural Amino-Acids from a Postulated Primitive Terrestrial Atmosphere.</a> Nature. 201, 335-336 (1964).</li>
<li>Ponnamperuma, C., Lemmon, R. M., Mariner, R., Calvin, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Formation+of+Adenine+by+Electron+Irradiation+of+Methane+Ammonia%2C+and+Water%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Natl.+Acad.+Sci.+USA%22%5BJournal%5D)">Formation of Adenine by Electron Irradiation of Methane Ammonia, and Water.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 49, 737-740 (1963).</li>
<li>Bar-Nun, A., Bar-Nun, N., Bauer, S. H., Sagan, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Shock+Synthesis+of+Amino+Acids+in+Simulated+Primitive+Environments%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Shock Synthesis of Amino Acids in Simulated Primitive Environments.</a> Science. 168, 470-473 (1970).</li>
</ol>

המחברים מצהירים שום אינטרסים כלכליים מתחרים.

צעדים רבים בפרוטוקול המתואר כאן הם קריטיים לביצוע ניסויים מסוג מילר יורי צורה בטוחה ונכון. ראשית, כל הכלים וכלי זכוכית מדגם הטיפול שיבואו במגע עם בקבוק התגובה או מדגם צריכים להיות מעוקרים. עיקור מושגת על ידי שטיפה באופן יסודי את הפריטים בשאלה עם המים ultrapure (18.2 MΩ סנטימטר, &lt;5 TOC ppb) ולאחר מכן עוטף אותם בנייר אלומיניום, לפני pyrolyzing ב500 מעלות צלזיוס באוויר לפחות 3 שעות. ברגע שהציוד כבר pyrolyzed ובעת הכנת דגימות לבדיקה, יש להקפיד כדי למנוע זיהום אורגני. הסיכון של זיהו...

טבעו של מקור חיים על פני כדור הארץ נשאר אחת השאלות המדעיות הסתומות ביותר. ב1920s הביולוג הרוסי אלכסנדר Oparin ובריטי ביולוג האבולוציוני והגנטיקאי ג&#39;ון Haldane הציעו את הרעיון של &quot;מרק הבראשיתי&quot; 1,2, המתארים את האוקיינוסים היבשתיים הפרימיטיביים המכילים תרכובות אורגניות שעלולות הקלו אבולוציה כימית. עם זאת, זה לא היה עד 1950s, כאשר כימאים החלו לבצע מחקרי מעבדה מכוונים שמטרתה להבין כיצד מולקולות אורגניות יכול היו מסונתז מחומרי המוצא פשוטים בכדור ארץ הצעיר. אחד הדו&quot;חות הראשונים לשם כך היה הסינתזה של חומצה פורמית מההקרנה של 2 פתרונות CO מימיים ב1951 3. ב1952, סטנלי מילר, אז סטודנט לתואר שני באוניברסיטה של ​​שיקגו, ניגש הרולד יורי על עושה את ניסוי כדי להעריך את האפשרות כי תרכובות אורגניותחשוב למקור של חיים אולי נוצר abiologically בכדור ארץ הצעיר. הניסוי נערך באמצעות מנגנון שהותקן זכוכית (איור 1 א) שנועד לדמות את כדור הארץ הפרימיטיבית. הניסוי של מילר חיקה את הברקים על ידי הפעולה של פריקה חשמלית בתערובת של גזים המייצגים את האווירה מוקדם, בנוכחותו של מאגר מים נוזלי, המייצג את האוקיינוסים מוקדם. המנגנון גם מדומה אידוי ומשקעים באמצעות מעטפת חימום וקבל, בהתאמה. ניתן למצוא את הפרטים ספציפיים לגבי המנגנון מילר השתמש במקום אחר 4. אחרי שבוע של ניצוצות, את התוכן בבקבוק נהפך בעליל. המים הפכו צבע עכור, אדמדם 5 וחומר צהוב חום שהצטבר על האלקטרודות 4. עבודתו פורץ דרך זה נחשבת לסינתזה הראשונה מכוונת, היעילה של ביומולקולות בתנאי כדור הארץ פרימיטיביות מדומים. </p&gt; <img alt="איור 1" fo:content-width="6in" fo:src="/files/ftp_upload/51039/51039fig1highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51039/51039fig1.jpg" width="500px" /> איור 1. השוואה בין שני הסוגים של מנגנונים שנדונו במאמר זה. המנגנון הקלאסי המשמש לניסוי המקורי של מילר יורי () ואת המנגנון הפשוט בשימוש בפרוטוקול שתואר כאן (ב &#39;). <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/51039/51039fig1highres.jpg" target="_blank">לחץ כאן לצפייה בתמונה גדולה יותר.</a> לאחר פרסום 1953 תוצאות מהניסוי של מילר הקלאסי, וריאציות רבות של ניסוי ניצוץ הפריקה, למשל באמצעות תערובות גז אחרות, בוצעו כדי לחקור את הסבירות של ייצור תרכובות אורגניות חשובות לחיים תחת מגוון רחב של תנאי כדור הארץ מוקדמים אפשריים. לדוגמא, CH 4 </sub&gt; / H 2 O / NH 3 / H 2 תערובת גז S נבדקה על יכולתה לייצר חומצות אמינו-α המכיל גופרית המקודדת, אם כי אלה לא התגלו 6. ניתוח ספקטרומטריית המון גז כרומטוגרפיה (GC-MS) של 4 / NH תערובת CH 3 נתון לפריקה חשמלית הראה את הסינתזה של α-aminonitriles, אשר אמין מבשרי חומצה 7. ב1972, באמצעות מנגנון פשוט יותר, הוצג לראשונה על ידי oro 8 (איור 1 ב &#39;), מילר ועמיתיו הוכיחו את הסינתזה של כל החומצות מקודדות α-אמינו 9 וחומצות אמינו nonprotein 10 שזוהו במטאוריט מורצ&#39;יסון עד כה, על ידי חשיפת CH 4, N 2, וכמויות קטנות של NH 3 לפריקה חשמלית. מאוחר יותר, תוך שימוש באותו מערך ניסוי הפשוט הזה, תערובות גז המכילות H 2 O, N 2, ו4 CH, CO 2, או CO היו הציתו לסוטיםdy התשואה של המימן ציאניד, פורמלין, וחומצות אמינו כפונקציה של מצב החמצון של מיני הפחמן באטמוספרה 11. בנוסף לבדיקה של עיצובים ניסיוניים חלופיים במהלך השנים, התקדמות אנליטיים משמעותית התרחשה מאז הניסוי הקלאסי של מילר, שלאחרונה נעזר חקירות מעמיקות יותר של דגימות ניסוי פריקה חשמלית בארכיון על ידי מילר, מזה שהיה בהנחייתם של הטכניקות היה מילר גישה ל ב1950s. הניסוי של מילר הוולקני 12, שפורסם לראשונה בשנת 1955 4, ו1958 H 2 ניסוי 13 המכיל S הוצגו יצר מגוון רחב יותר, ושכיחותם גבוהה יותר, של חומצות אמינו רבות ואמינים יותר מניסוי הקלאסי, ובם רבים מהם כי לא זוהה בעבר בניסויי ניצוץ שחרור. הניסוי המתואר במאמר זה ניתן לבצע באמצעותמגוון רחב של תערובות גז. בדרך כלל, לכל הפחות, ניסויים כאלה יכילו גז C נושאות, גז N-ועליו, ומים. עם קצת תכנון, כמעט בכל תערובת של גזים יכולה להיות חוקרת, לעומת זאת, חשוב לשקול כמה היבטים כימיים של המערכת. לדוגמא, ה-pH של השלב המימית יכולה להיות השפעה משמעותית על הכימיה שמתרחשת שם 14. השיטה המתוארת כאן כבר מותאמת להורות לחוקרים כיצד לבצע ניסויי ניצוץ פריקה דומים לניסוי מילר יורי באמצעות כלי תגובת 3 L פשוט, כפי שתואר בשנת 1972 הפרסומים של מילר 9,10. מאז ניסוי זה כרוך קשת חשמלית במתח גבוה הפועלת על גזים דליקים, זה הוא חיוני כדי להסיר O 2 מהבקבוק התגובה לחסל את הסיכון של פיצוץ, אשר יכול להתרחש בשריפה של גזי נושאות פחמן מופחתים כגון מתאן או פחמן חד חמצני, או O תגובהו H 2 עם חמצן. ישנם פרטים נוספים שיש לזכור בעת נערך לביצוע הניסוי שנדון כאן. ראשית, בכל פעם שעובד עם קווי ואקום זכוכית וגזים בלחץ, קיימת סכנת קריסה של שני ולוחץ על יתר. לכן, משקפיים בטיחות חייבים להיות משוחק בכל העת. שנית, הניסוי שנערך בדרך כלל בפחות מלחץ אטמוספרי. זה ממזער את הסיכון ללחץ יתר על הסעפת ובקבוק תגובה. זכוכית עשויה להיות מדורגת בבית או מעל לחץ אטמוספרי, לעומת זאת, לחצים מעל 1 כספומט אינם מומלצים. לחצים עשויים להגדיל בניסויים אלה כH לא מסיסים במים 2 הוא משוחרר מהגזים מופחתים (כגון CH 4 ו NH 3). לוחץ יתר יכול להוביל לזליגת חותם, אשר יכולים לאפשר O אטמוספרי 2 להיכנס לבקבוק התגובה, כך שניתן לגרום לבעירה, וכתוצאה מכך לפיצוץ. שלישית,יש לזכור כי שינוי של פרוטוקול זה לנהל וריאציות של הניסוי מחייב תכנון קפדני כדי להבטיח תנאים בטוחים הם לא נוצרו. הרביעית, זה מאוד מומלץ כי הנסיין הפוטנציאלי לקרוא את הפרוטוקול כולו כמה פעמים בעיון לפני שתנסה את הניסוי הזה כדי להיות בטוח שהוא או היא מכירה את בעיות פוטנציאליות וכי כל החומרה הנדרשת יהיה זמינה ובמקומו. לבסוף, ניסויי ניצוח מעורבים גזים דליקים מחייבים עמידה בהנחיות המחלקתיות הסביבה הבריאות ובטיחות של המוסד המארח של הנסיין. שים לב, ההמלצות האלה לפני שתמשיך עם כל ניסויים. כל הצעדים שפורטו בפרוטוקול כאן עומד בהנחיות איכות הסביבה בריאות ובטיחות של המחברים מארח מוסדיות.

<table><tbody><tr><td>תקעי זכוכית לסעפת</td><td>Chemglass</td><td>CG-983-01</td><td></td></tr><tr><td>גריז ואקום גבוה</td><td>Apiezon</td><td>N / A</td><td>סוג M / N</td></tr><tr><td>סיליקון גריז ואקום</td><td>גבוה Dow Corning</td><td>1597418</td><td></td></tr><tr><td>טפלון צינורות PFA</td><td>McMaster-Carr</td><td>51805K54</td><td></td></tr><tr><td>אביזרי ואקום אולטרה טור</td><td>Swagelok</td><td>SS-4-UT-6</td><td></td></tr><tr><td>מגילה יבשה משאבת ואקום</td><td>Edwards</td><td>A72401905</td><td></td></tr><tr><td>U-Tube Manometer</td><td>Alta-Robbins</td><td>100SS</td><td></td></tr><tr><td>אלקטרודות טונגסטן</td><td>יהלום מוצרי קרקע</td><td>TH2-1/16</td><td>2% מתנול</td></tr><tr><td></td><td>ת'ורי אלפא Aesar</td><td>N/A</td><td>Ultrapure HPLC כיתה</td></tr><tr><td>טפלון מצופה טפלון מגנטי ערבוב בר</td><td>מקמאסטר-קאר</td><td>5678K127</td><td></td></tr><tr><td>גזי NH3</תת></td><td>איירגז</td><td>AMAHLB</td><td>99.99% טוהר</td></tr><tr><td>גזי CH4 </td><td>Airgas</td><td>ME UHP300</td><td>99.99% טוהר</td></tr><tr><td>גזי N2</td><td>Airgas</td><td>NI UHP300</td><td>99.999% טוהר</td></tr><tr><td>סליל טסלה</td><td>מוצרי אלקטרו-טכניקה</td><td>15001</td><td>דגם BD-50E</td></tr><tr><td>24 שעות פלאג-אין טיימר בסיסי</td><td>חברת ג'נרל אלקטריק</td><td>15119</td><td></td></tr><tr><td>חומר ניקוי</td><td>Alconox</td><td>1104</td><td></td></tr><tr><td>טולואן</td><td>תרמו פישר מדעי</td><td>N/A</td><td>אופטימה כיתה</td></tr><tr><td>לונה פניל-הקסיל HPLC עמוד</td><td>Phenomenex</td><td>00G-4257-E0</td><td>מותג:</td></tr><tr><td>לונה פורמיק חומצה</td><td>סיגמא-אלריך</td><td>F0507</td><td>משמש לייצור 50 מ"מ פורמט אמוניום</td></tr></tbody></table>

ביצוע ניסויי מילר יורי

Conducting Miller-Urey Experiments

ב1953, סטנלי מילר דיווח הייצור של ביומולקולות מחומרי המוצא גזים פשוטים, תוך שימוש במנגנון שנבנה כדי לדמות מערכת אווירת האוקיינוס ​​של כדור הארץ הקדומה. מילר הציג 200 מיליליטר של מים, של H 2 100 מ&quot;מ כספית, 200 מ&quot;מ כספית של CH 4, ו200 מ&quot;מ כספית של NH 3 לתוך המכשיר, ולאחר מכן נתון תערובת זו, תחת רפלוקס, לפריקה חשמלית במשך שבוע, ואילו המים היו בו זמנית מחומם. מטרתו של כתב יד זה היא לספק לקורא פרוטוקול ניסוי כללי שיכול לשמש לעריכת ניסוי ניצוץ פריקה סוג מילר יורי, באמצעות בקבוק תגובת 3 L פשוט. מאז הניסוי כרוך בחשיפה לגזים דליקים פריקה חשמלית במתח גבוה, זה שווה הדגשת צעדים חשובים המפחיתים את הסיכון לפיצוץ. הנהלים הכלליים המתוארים בעבודה זו ניתן להסיק לעצב ולנהל מגוון רחב של ניסוי פריקה חשמליזה לדמות סביבות פלנטרית פרימיטיביות.

המוצרים מסונתזים בניסויי פריקה חשמליים יכולים להיות די מורכבים, וישנן גישות אנליטיות רבות שניתן להשתמש בם כדי ללמוד אותם. כמה מן הטכניקות הנפוצות יותר בספרות לניתוח חומצות אמינו הם דנו כאן. שיטות spectrometric כרומטוגרפי ומסת טכניקות אינפורמטיבי מאוד לניתוח התערובות כימיות מורכבות המיוצרים על ידי ניסויי ניצוץ פריקה סוג מילר יורי. חומצת אמינו מנתח יכול להתבצע באמצעות -phthaldialdehyde/N-acetyl-L-cysteine ​​o (OPA / NAC) 16, זוג מגיב כיראליות שמתייג קבוצות אמינו ...

ניסוי מילר יורי היה מחקר החלוצים לגבי סינתזת אביוטי של תרכובות אורגניות עם שייכות אפשרית למקורותיה של חיים. גזים פשוט הוכנסו לתוך מנגנון זכוכית ונתונים לפריקה חשמלית, לדמות את ההשפעה של ברק במערכת אווירת האוקיינוס ​​של כדור הארץ הקדומה. הניסוי נערך במשך שבוע אחד, שלאחריו, הדגימות שנאספו מאותו נותחו לאובניים הבניין הכימי של חיים.

In 1953, Stanley Miller reported the production of biomolecules from simple gaseous starting materials, using an apparatus constructed to simulate the ...

המטרה הכללית של הניסוי הבא היא לבצע ניסוי פריקה חשמלית של מילר-יורי. הדבר מושג על ידי הכנסת מים לבקבוק תגובה כדי לייצג את האוקיינוסים של כדור הארץ המוקדם. כשלב שני, סדרה של גזים מוכנסת לבקבוק התגובה כדי לדמות תנאים אטמוספריים פרימיטיביים.בשלב הבא, מופעל פריקה חשמלית בתוך בקבוק התגובה. כדי לדמות ברקים בכדור הארץ הקדום, מתקבלים תוצאות המראות שניתן לזהות מולקולות החשובות לחיים באמצעות כרומטוגרפיה נוזלית בעוצמה גבוהה עם גילוי פלואורסצנציה וניתוח חומצות אמינו של דגימות פריקה חשמלית; ניסוי מילר יכול לסייע במתן תשובות לשאלות מפתח בתחום מקורות החיים, כגון אילו סוגים של תנאים פרה-ביוטיים עשויים היו להקל על הסינתזה של תרכובות אורגניות ספציפיות הנחשבות לחשובות לחיים. כדי להתחיל בהליך זה, הגדירו את המניפולד ומערכת הוואקום כפי שמתואר בפרוטוקול הטקסט.שפכו 200 milliliters של מים אולטרה-טהורים לתוך בקבוק תגובה בנפח שלושה ליטרים. הכניסו מקריב מגנטי שעבר ניקוי וסטריליזציה, אשר יבטיח המסה מהירה של גזים מסיסים וערבוב של הריאקטנטים. ערבבו את התמיסה.חברו את אלקטרודות הטונגסטן לבקבוק התגובה בנפח שלושה ליטרים באמצעות כמות מינימלית של גריז ואקום, כך שהקצוות יהיו מופרדים במרחק של כסנטימטר אחד. בתוך הבקבוק, קבעו אותן באמצעות תפסים. הכניסו מתאם עם ברז עצירה מובנה לצווארו של בקבוק התגובה בנפח שלושה ליטרים ואבטחו אותו באמצעות תפס.חברו את בקבוק התגובה בנפח שלושה ליטר למניפולד הגז באמצעות המתאם. השתמשו בתפס או במהבק כדי לסייע בקיבוע הבקבוק. פתחו את כל השסתומים למעט שסתום שש ואת ברז העצירה שתיים במניפולד בזמן העזיבה.סגרו את כל ברזי המעצור המחוברים לבקבוק התגובה. הפעילו את משאבת הוואקום כדי לרוקן את המניפולד. לאחר שהושגה קריאת ואקום יציבה של פחות מ-1 millimeter of mercury, סגרו את שסתום מספר אחת והמתינו כ-15 דקות כדי לבדוק אם ישנן דליפות ואקום.לאחר 15 דקות, החל בערבוב מגנטי של כלי התגובה. פתח את שסתום מספר אחת ואת הברז מספר אחת כדי לרוקן את החלל העליון של בקבוק התגובה בנפח של שלושה ליטרים, עד שהלחץ יגיע לפחות מ-1 mmHg.חשבו את הלחץ הדרוש של אמוניה גזית שיש להחדיר לסעפת כפי שמתואר בפרוטוקול הטקסט. ודאו ששסתום שש סגור, וסגרו את שסתום אחת ואת כל ברזי העצירה המחוברים לבקבוק התגובה, תוך השארת ברז עצירה שתיים פתוח.לפני הכנסת כל גז למניפולטור, הכניסו אמוניה למניפולטור עד להגעה ללחץ שנקבע; פתחו את ברז המעבר הראשון כדי להכניס 200 millimeters of mercury של אמוניה לבקבוק התגובה בנפח של שלושה ליטרים. האמוניה תמוס במים שבבקבוק התגובה, והלחץ יירד לאט. ברגע שהלחץ יפסיק לרדת, סגרו את ברז המעבר הראשון ורשמו את הלחץ שנקרא במנומטר.ערך זה מייצג את הלחץ בתוך הבקבוק וישמש לחישוב הלחצים עבור גזים אחרים שיוכנסו למניפולד מאוחר יותר באמצעות פתיחת השסתום. שלב אחד: ריקון המניפולד ללחץ של פחות ממילימטר כספית אחד. סגור את שסתום שתיים, ונתק את גליל גז האמוניה מהמניפולד.לאחר חישוב לחץ המתאן הדרוש להחדרה לסעפת (manifold) כפי שמתואר בפרוטוקול הטקסט, ודאו ששסתום שש וכל ברזי העצירה המחוברים לבקבוק התגובה סגורים, בעוד שכל השסתומים האחרים וברז עצירה שתיים פתוחים, כדי לרוקן את הסעפת ללחץ של פחות מ-1 mmHg; לאחר מכן סגרו את שסתום אחת. ברגע שהסעפת רוקנה, הכניסו מתאן לסעפת עד להגעה ללחץ המחושב. לאחר מכן, פתחו את ברז עצירה אחת כדי להכניס 200 mmHg של מתאן לבקבוק התגובה בנפח של 3 ליטר.סגור את ברז המעצור הראשון. לאחר שהוכנס למבחנה התגובה בנפח שלושה ליטרים הלחץ המתוכנן של מתאן, ורשום את הלחץ שנמדד על ידי המנומטר, פתח את השסתום הראשון כדי לרוקן את הסעפת ללחץ הנמוך ממילימטר אחד של כספית.לבסוף, סגרו את שסתום שני ונתקו את בלוני המתאן מהסעפת. ודאו ששסתום שישה וכל הברזים המחוברים לבקבוק התגובה סגורים, בעוד שכל השסתומים והברזים האחרים פתוחים.רוקנו את המניפולד עד ללחץ של פחות ממילימטר אחד של כספית וסגרו את שסתום מספר אחת. לאחר ריקון המניפולד, הכניסו גז חנקן אל המניפולד עד להגעה ללחץ המחושב. בשלב זה, פתחו את ברז מספר אחת כדי להחדיר 100 מילימטרים של כספית של גז חנקן אל בקבוק התגובה.סגרו את ברז העצירה הראשון. לאחר שהוכנס גז חנקן בלחץ הרצוי אל בקבוק התגובה, ורשמו את הלחץ באמצעות המנומטר, פתחו את השסתום הראשון כדי לרוקן את המניפולד ללחץ של פחות מ-1 מילימטר כספית.סגור את שסתום שתיים, ונתק את גליל גז החנקן מהסעפת. נתק את בקבוק התגובה מהסעפת על ידי סגירת ברז עצירה אחד ושסתום אחד. לאחר שכל הגזים הוזנו לבקבוק התגובה, פתח את שסתום שש כך שאוויר הסביבה יוכל להיכנס לסעפת ולהביא את לחץ הסעפת ללחץ הסביבה.בססו את סליל טסלה המחובר למחולל הניצוצות בתדר גבוה. חברו את אלקטרודת הטונגסטן הנגדית להארקה חשמלית כדי לאפשר מעבר יעיל של זרם חשמלי במרווח שבין שתי האלקטרודות. הגדירו את מתח המוצא של מחולל הניצוצות לכ-30,000 וולט, כפי שמפורט במסמכי היצרן, לפני הפעלת הניצוץ.סגרו את דלת מapay המנדף כדי שתשמש כמגן בטיחות בין המערכת לבין המנסה. הפעילו את סליל טסלה כדי להתחיל את הניסוי, ואפשרו להוצאת הניצוצות להימשך במשך שבועיים במחזורי הפעלה וכיבוי של שעה אחת. הפסיקו את הניסוי על ידי כיבוי סליל טסלה, פתחו את הברז לאט כדי להכניס אוויר לסביבה לתוך בקבוק התגובה ולסייע בהסרת המתאם ואלקטרודות הטונגסטן, כך שניתן יהיה לאסוף דגימות במידת הצורך.ניתן להשתמש בוואקום כדי לשאוב מבקבוק התגובה גזים רעילים באמצעות פיפטת זכוכית. הוצא דגימות נוזל מבקבוק התגובה, תוך הקפדה על מזעור החשיפה למזהמים, כגון אלו שעלולים להיכנס כתוצאה ממגע של הפיפטה עם גריז הוואקום או משטחים לא סטריליים אחרים. העבר את הדגימה למכל פלסטיק או זכוכית סטרילי, אטום את מכלי הדגימה ואחסן אותם במקפיא המסוגל להגיע לטמפרטורות של 20°C- או פחות, שכן מוצרים בלתי מסיסים עלולים למנוע מהתמיסד הדגימה לקפוא בטמפרטורה של 0°C.השתמשו במטייות מעבדה נקיות כדי להסיר גריז ואקום מצווארון המערכת, מהמתאם, מהברז וממהזכוכית המקיפה את אלקטרודות התונגסטן. נקו היטב את אותם המשטחים באמצעות טולואן כדי להסיר לחלוטין גריז ואקום אורגני מכלי הזכוכית.אם נעשה שימוש בגריז סיליקון, גריז הוואקום הגבוה עלול להישאר על כלי הזכוכית לאחר הפירוליזה, דבר שעלול ליצור בעיות בעתיד כפי שפורט בפרוטוקול הכתוב; במקרה זה, יש לנקות ביסודיות את בקבוק התגובה באמצעות מברשת ובממיסים המפורטים בפרוטוקול הכתוב, לפי הסדר המצוין שם. כסו את כל הפתחים הפתוחים של בקבוק התגובה בנייר אלומיניום ועטפו את המתאם ומרכיביו בנייר אלומיניום. לאחר שכל כלי הזכוכית עוטפו בנייר אלומיניום, בצעו פירוליזה למשך שלוש שעות לפחות באוויר בטמפרטורה של 500 degrees Celsius.לבסוף, נקה בעדינות את האלקטרודות באמצעות methanol והשאר אותן להתייבש באוויר; לאחר מכן בצע את ניתוח הדגימות כפי שמתואר בפרוטוקול הכתוב. המוצג כאן הוא כרומטוגרמה של סטנדרט של חומצת אמינו נגזרת (derivatized) באמצעות אלדהיד, acetyl L cysteine, או O-P-A-N-A-C, שהתקבלה על ידי HPLC המשולב עם גילוי פלואורסצנציה וספקטרומטריית מסות משולשת (triple quadruple mass spectrometry). חומצות האמינו הכלולות בסטנדרט כוללות את אלו המיוצרות בדרך כלל בניסויי פריקת ניצוצות מסוג Miller URI. מוצגים עקבות פלואורסצנציה מייצגים של דגימה טיפוסית ושל בלאנק אנליטי, המדגימים את המורכבות המולקולרית של דגימות פריקה חשמלית מסוג Miller URI.כרומטוגרמה לדוגמה זו הופקה מניסוי פריקה חשמלית (spark discharge) בתנאי התחלה של 300 millimeters of mercury של מתאן, 250 millimeters of mercury של אמוניה, ו-250 millimeters of water. לאחר צפייה בסרטון זה, תרכשו הבנה טובה לגבי אופן ביצוע ניסוי פריקה חשמלית.

Research

JoVE Journal

Chemistry

כימיה

התגובה אוגי הוכיחה להיות דרך נוחה במהירות ליצור ספריות מגוונת של תרכובות. היא כוללת את תגובת אמין, אלדהיד, חומצה carboxylic ו isonitrile בדרך כלל מתנול בטמפרטורת החדר. בסרטון הזה, אנו מנצלים 48-חריץ Mettler-טולדו MiniBlock מצויד צינורות סינון מטפל Mettler-טולדו MiniMapper נוזלי אוטומטי היה בשימוש, כדי לספק את ריאגנטים ממס. הפרמטרים של עניין היו ריכוז, הרכב הממס ואת עודף של כמה חומרים כימיים.

אופטימיזציה של התגובה אוגי באמצעות סינתזה במקביל וטיפול נוזלי אוטומטי

מכשירי Millifluidic מנוצלים לסינתזה מבוקרת של ננו, ניתוח של מנגנוני תגובה וזרימת קטליזה המתמשכת זמן נפתר.

Millifluidics לסינתזה כימית וזמן נפתר מכניסטית לימודים

במסמך הנהלים לפלזמה משופרת שיקוע הכימי של perfluoroalkanes על חומרי microporous כגון מסגרות מתכת אורגנית כדי לשפר את היציבות והידרופוביות שלהם מתוארים. יתר על כן, בדיקת פריצת דרך של כמויות מיליגרם של דגימות מתוארת בפירוט.

הכנת מסגרות מתכת אורגנית הידרופובי באמצעות פלזמה משופרת שיקוע הכימי של Perfluoroalkanes להסרת אמוניה

cavitation אקוסטי בנוזלים שהוגשו לאולטרסאונד הכוח יוצר תנאים חולפים קיצוניים בתוך בועות קורסת, אשר הם המקור יוצאת דופן פליטת תגובה כימית והאור, המכונה sonoluminescence. בנוכחותם של גזים אצילים, הפלזמה nonequilibrium נוצר. החלקיקים "החמים" וגם לפוטונים שנוצרו על ידי קריסת בועות מסוגלים לרגש מינים בתמיסה.

הפעלת מולקולות, יונים, וחלקיקים מוצקים עם אקוסטית Cavitation

אנחנו מדומים מערכת גאות הימית ferruginous Precambrian בטור זרימה דרך אנכי בקנה מידה במעבדה. המטרה היתה להבין כיצד פרופילים גיאוכימיים של O 2 ו- Fe (II) להתפתח כפי כחוליות תוצרת O 2. התוצאות מראות על הקמת chemocline בשל Fe (II) חמצון ידי מיוצר photosynthetically O 2.

סימולצית מעבדה של הברזל (II) -rich Precambrian ימי גאות מערכת לחקור את הצמיחה של חיידקים פוטוסינתטיים

אנו מציגים הליכים מפורטים לייצר שיווי משקל ניסיוני עקומות של הרכב שלב כפונקציה של ריכוז הממס במערכת מצב מוצק תחת כרסום תנאים.

Mechanochemistry אמין: פרוטוקולים עבור תוצאות לשחזור מדליק, נוזל בסיוע טחנת הכדור טחינת ניסויים

אנו מציגים פרוטוקול למכשיר תרבית רציפה מיליפלואידי (MCCD), המאפשר גידול אוכלוסיות חיידקים בתנאים קבועים עם דלי חומרים מזינים (עד למאות ריכוזים ננומולריים) או בתנודות תזונה זמניות בקנה מידה זעיר.

מכשיר מיליליפלואידי מתרבות רציפה לחקר אשריכיה קולי בתנאים תזונתיים נמוכים ומשתנים

פרוטוקול זה מתאר שיטה לייצור ננו-חלקיקים פולימריים מוליכים מעורבבים עם פולרן. ננו-חלקיקים אלה נחקרו על השימוש הפוטנציאלי שלהם כרגישים לאור מהדור הבא לטיפול פוטודינמי (PDT).

פוטודינמי תרפיה עם Blended ניצוח פולימר / פולרן Nanoparticle פוטוסנסיטייסרים

נתאר ניסוי שתוכנן כדי לחקור את הנזק אלקטרונית המושרה ב nanocrystals של Buckminsterfullerene (C60) על-ידי פולסים הפמטו-שנייה אינטנסיבי, קרני רנטגן. בניסוי נמצא כי, באופן מפתיע, במקום להיות סטוכסטי, הרנטגן המושרה אלקטרון דינמיקה ב C60 נמצאים בקורלציה גבוהה, הנמשך לאורך מאות תאים יחידה בתוך גבישים1.

מדידות של מתאמים אלקטרונית לטווח ארוך במהלך הניסויים עקיפה הפמטו-שנייה מתבצע על Nanocrystals של Buckminsterfullerene

פרוטוקול זה מתאר את השלבים המפתח ביצוע וניתוח ניסויים משאבת-בדיקה המשלב לייזר הפמטו-שנייה אופטי עם לייזר אלקטרונים חופשיים ללימוד התגובות פוטו אטמוספרי מרביים של מולקולות גז-פאזי.

טיפול נסיוני עבור הפמטו-שנייה ניר/UV - XUV ניסויים משאבת-בדיקה עם לייזר אלקטרונים חופשיים

חקור את ניסוי מילר-יורי לסינתזה אביוטית של תרכובות אורגניות בתנאי כדור הארץ הקדום. השיטה משתמשת בפריקה חשמלית לחקירת מקורות החיים.

ביצוע ניסויי מילר יורי

גלה סרטונים נוספים