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방법 논문

밀러 - 유리의 실험을 실시

71K 조회수

DOI:

10.3791/51039

2014년 1월 21일

이 논문에서

요약

밀러 - 유리의 실험은 생명의 기원에 가능한 관련 유기 화합물의 비 생물 적 합성에 관한 선구적인 연구했다. 기본 가스는 유리 용기에 넣고 원시 지구의 대기 해양 시스템에서 낙뢰의 영향을 시뮬레이션 방전을 실시 하였다. 실험은 그것으로부터 수집 샘플 삶의 화학적 빌딩 블록을 분석 하였다, 그 후, 일주일 동안 실시 하였다.

초록

1953 년, 스탠리 밀러 (Stanley Miller)는 원시 지구의 대기 - 해양 시스템을 시뮬레이션하기 위해 구성된 장치를 사용하여, 간단한 가스 원료로부터 생체 분자의 생산을 보도했다. 물이 동시에 동안 밀러는 다음 주를위한 전기 방전, 환류,이 혼합물을 실시하고, 장치에 물 200 ㎖, H 2의 100 mmHg로, CH 4의 200 mmHg로하고, NH 3의 200 mmHg로 소개 가열. 이 원고의 목적은 간략화 된 3 L 반응 플라스크를 사용하여, 밀러 - 유리의 분류 스파크 방전 실험을 수행하는 데 사용할 수있는 일반적인 실험 프로토콜로 리더를 제공하는 것이다. 실험 고전압 방전에 가연성 가스를 노광 수반하기 때문에, 폭발의 위험을 줄이는 중요한 단계를 강조 가치가있다. 이 연구에서 설명 된 일반적인 절차 방전 실험의 다양한 설계 및 실시 외삽 될 수있다원시 행성의 환경을 시뮬레이션이야.

서론

지구에 생명의 기원의 본질은 가장 불가사의 한 과학적인 질문 중 하나 남아있다. 1920 년대 러시아 생물 학자 알렉산더 오파 린과 영국의 진화 생물 학자와 유전 학자 존 홀 데인은 화학 진화를 촉진 수도 유기 화합물을 포함하는 원시 지구의 바다를 설명, "원시 수프"1,2의 개념을 제안했다. 화학자 초기 지구에서 간단한 출발 물질로부터 합성 될 수 있었다 어떻게 유기 분자 승낙 겨냥한 고의적 실험 연구를 수행하기 시작하면 그러나 1950 년대까지 없었다. 이를 위해 제 보고서 중 하나는 1951 소재 수성 CO 2 해법의 조사에서 포름산 합성했다.

1952 년 시카고 대학에서 다음 대학원생 스탠리 밀러 (Stanley Miller)는 가능성을 평가하는 실험을 수행에 대한 해롤드 유리의 접근이 유기 화합물생명의 기원에 대한 중요한 초기 지구에 abiologically 형성되었을 수 있습니다. 실험은 원시 지구를 시뮬레이션하기 위해 설계된 맞춤형 유리 장치 (그림 1A)를 사용하여 실시 하였다. 밀러의 실험은 초기 대양을 나타내는 액체 저수조의 존재, 초기 분위기를 나타내는 가스의 혼합물에 전기 방전의 작용에 의해 번개 했었. 또한, 상기 장치는 각각 ....

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프로토콜

1. 매니 폴드 / 진공 시스템 설정

  1. 반응 플라스크에 가스를 도입하는 유리 매니 폴드를 사용합니다. 이 매니 폴드는 구입하거나 구성된 유리 제조 설비에 의해, 그러나 진공 장치, 가스 실린더, 진공 게이지, 및 반응 용기에 연결될 수있다 타이트한 진공 포트를 포함해야 할 수있다.
    1. 매니 폴드 밸브 간 유리 접합 유리 플러그를 사용합니다. 플러그의 모든 O-링이 필요한 실을 만드는 능력이 있는지 확인합니다. 글라스 조인트를 사용하는 경우에 필요한 경우 진공 그리스의 충분한 양은, 시일을 활용할 수 있도록 적용 할 수있다. 실리콘 진공 그리스 잠재적 유기 오염을 방지하는데 사용될 수있다.
    2. 매니 폴드에 유리 조절판을 사용합니다. 도장을 할 필요가 진공 그리스의 최소 금액을 적용합니다.
    3. 매니 폴드 볼륨을 측정합니다. 이 볼륨은 3 L 반응 플라스크에서의 최종 기체 압력에 관련된 계산을 위해 사용되며, 가능한 한 정확하게 알려 져야한다.
    4. 매니 폴드 모두 동시에 가스 실린더를 수용 할 수있을만큼의 연결이 없으면, 상기 매니 폴드에 한번에 하나의 실린더를 연결한다. 이와 관련, 매니 폴드 주변 대기로부터 격리 할 수​​ 있도록 탭에 포함.
    5. 적절한 청소, 불활성, 그리고 화학 물질을 사용하고 매니 ....

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결과

방전 실험에서 합성 된 제품은 매우 복잡 할 수 있으며,이를 연구하는 데 사용할 수있는 다양한 분석 방법이있다. 아미노산 분석을위한 문헌에서 일반적으로 사용되는 기술 중 일부는 여기에 설명되어 있습니다. 크로마토 그래피 및 질량 분석 방법은 밀러 - 유리의 분류 스파크 방전 실험에 의해 생성 된 복잡한 화학 혼합물을 분석하는데 매우 유용한 기술이다. 아미노산은 -phthaldialdehyde/N-acetyl-L-cysteine ​​(OPA / NAC) 16, 키랄 고정상에 분리 될 수 형광 부분 입체 이성질체 유도체를 산출, 차 아미노기를 태그 키랄 시약 쌍. 그림을 사용하여 수행 할 수있는 분석 이은 HPLC에 의해 얻어진 OPA / NAC-유도화 아미노산 표준 크로마토 그램은 검출 및 QQQ-MS를 형광성 결합 나타낸다. 표준에 포함 된 아미노산은 일반적으로 유리의 밀러 타입 스파크 디스플레이에서 생산 것들을 포함실험을 부과.......

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토론

여기에 설명 된 프로토콜에있는 많은 단계를 안전하고 올바르게 밀러 - 유리의 형식 실험을 수행하기위한 중요합니다. 먼저, 반응 플라스크 또는 시료와 접촉 할 모든 유리 및 시료 처리 툴은 살균 될 필요가있다. 소독 철저 초순수 (18.2 MΩ cm, <5 PPB의 TOC)에 문제가있는 항목을 세척 한 후 이전에 적어도 3 시간 동안 공기 중에서 500 ℃에서 열분해에 알루미늄 호일에 그들을 배치함으로써 달성된다. 장비는 열분해되어 분석을 위해 샘플을 준비하는 동안, 치료 유기 오염을 방지하기 위해주의해야하면. 오염의 위험은 니트릴 장갑, 실험복 및 보호 안경을 착용하여 최소화 할 수있다. 오염의 일반적인 소스는 지문, 피부, 머리카락, 그리고 날숨을 포함로 떨어져 자신의 몸에서 샘플 작업을해야합니다. 젖은 장갑과의 접촉을 피하며 라텍스 또는 나일론 소재를 사용하지 않습니다. T의 둘째, 철저한 탈그는 이전에 반응 플라스크에 넣고 가스 첨가 반응 플라스크 중요합니다. 스파크는 같은 CH 4 등의 가연성 .......

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공개 사항

저자는 더 경쟁 재정적 이익을 선언하지 않습니다.

감사의 글

이 작품은 공동으로 화학 진화, CHE-1004570 및 우주 생물학의 고다드 센터의 NSF 센터에서, NSF 및 NASA 우주 생물학 프로그램에 의해 지원되었다. ETP는 NASA 행성 생물학 인턴쉽 프로그램을 제공하는 추가 자금 조달을 인정하고 싶습니다. 저자는 또한 초기 실험실 시설을 설치하는데 많은 도움을 박사 Asiri Galhena 감사드립니다.

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재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
매니폴드용 유리 플러그ChemglassCG-983-01
고진공 그리스ApiezonN/A형 M/N
실리콘 고진공 그리스다우코닝1597418
테플론 PFA 튜빙McMaster-Carr51805K54
Ultra-Torr 진공 피팅스웨즈락SS-4-UT-6
드라이 스크롤 진공 펌프EdwardsA72401905
U-Tube 압력계Alta-Robbins100SS
텅스텐 전극다이아몬드 그라운드 제품TH2-1/162% 토륨
메탄올Alfa AesarN/A초순수 HPLC 등급
테플론 코팅 마그네틱 교반 막대McMaster-Carr5678K127
기체 NH3AirgasAMAHLB99.99% 순도
기체 CH4 AirgasME UHP30099.99%
순도 기체 N2AirgasNI UHP30099.999% 순도
Tesla CoilElectro-Technic Products15001모델 BD-50E
24시간 플러그인 기본 타이머General Electric Company15119
세척 세제Alconox1104
톨루엔Thermo Fisher ScientificN/AOptima Grade
Luna Phenyl-Hexyl HPLC ColumnPhenomenex00G-4257-E0브랜드: Luna
Formic AcidSigma-AlrichF050750mM 포름산 암모늄을 만드는 데 사용
:

참고문헌

  1. Oparin, A. I. The Origin of Life. , Izd. Moskovshii Rabochii. (1924).
  2. Haldane, J. B. The origin of life. Rationalist Annu. 148, 3-10 (1929).
  3. Garrison, W. M., Morrison, D. C., Hamilton, J. G., Benson, A. A., Calvin, M.

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재인쇄 및 허가

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