밀러 - 유리의 실험을 실시

다음 실험의 전반적인 목표는 밀러-유리 스파크 방전 실험을 수행하는 것입니다. 이를 위해 반응 플라스크에 물을 넣어 초기 지구의 바다를 재현합니다. 두 번째 단계로, 원시 대기 조건을 모방하기 위해 일련의 가스들을 반응 플라스크에 주입합니다.

다음으로, 반응 플라스크 내에 전기 방전을 가합니다. 원시 지구의 번개를 모사함으로써, 형광 검출기를 이용한 고성능 액체 크로마토그래피와 스파크 방전 시료의 아미노산 분석을 통해 생명체에 중요한 분자들이 검출될 수 있음을 보여주는 결과를 얻습니다. 밀러-유리 실험(The Miller U Experiment)은 생명 기원 분야의 핵심 질문, 예를 들어 어떤 종류의 프리바이오틱 조건이 생명에 중요하다고 믿어지는 특정 유기 화합물의 합성을 촉진했을 수 있는지에 대한 답을 찾는 데 도움을 줄 수 있습니다. 이 절차를 시작하려면 텍스트 프로토콜에 설명된 대로 매니폴드와 진공 시스템을 설정하십시오.

3리터 반응 플라스크에 초순수 200 milliliters를 붓습니다. 가용성 가스의 신속한 용해와 반응물의 혼합을 위해, 미리 세척 및 멸균된 마그네틱 스터 바를 넣습니다. 실험 장치를 교반합니다.

텅스텐 전극의 팁 간격이 약 1cm가 되도록 유지하며, 최소량의 진공 그리스를 사용하여 3리터 반응 플라스크에 부착합니다. 플라스크 내부에서 클립으로 고정합니다. 스톱콕이 내장된 어댑터를 3리터 반응 플라스크의 목 부분에 삽입하고 클립으로 고정합니다.

어댑터를 통해 3L 반응 플라스크를 가스 매니폴드에 연결합니다. 클립이나 클램프를 사용하여 플라스크를 단단히 고정하십시오. 매니폴드의 6번 밸브와 2번 스톱콕을 제외한 모든 밸브를 엽니다.

반응 플라스크에 연결된 모든 스톱콕을 닫습니다. 진공 펌프를 켜서 매니폴드 내부를 진공 상태로 만듭니다. 수은주 1 mm 미만의 안정적인 진공도가 달성되면 밸브 1을 닫고, 약 15분 동안 그대로 두어 진공 누설 여부를 확인합니다.

15분 후, 반응 용기에 자기 교반을 적용합니다. 밸브 1과 스톱콕 1을 열어 3L 반응 플라스크의 헤드스페이스를 진공 상태로 만듭니다. 압력이 1 mmHg 미만에 도달할 때까지 계속합니다.

텍스트 프로토콜에 설명된 대로 매니폴드에 도입해야 할 기체 암모니아의 필요 압력을 계산하십시오. 밸브 6번이 닫혀 있는지 확인하고, 밸브 1번과 반응 플라스크에 연결된 모든 스톱콕을 닫은 상태에서 스톱콕 2번만 열어두십시오.

매니폴드에 다른 가스를 도입하기 전에, 암모니아를 매니폴드에 도입하여 설정된 압력에 도달하게 합니다. 스톱콕 1을 열어 3L 반응 플라스크에 200 mmHg의 암모니아를 도입하십시오. 암모니아는 반응 플라스크 내의 물에 용해되며, 이에 따라 압력이 서서히 떨어집니다. 압력 강하가 멈추면 스톱콕 1을 닫고 마노미터로 측정된 압력을 기록하십시오.

이 값은 플라스크 내부의 압력을 나타내며, 이후 밸브를 열어 매니폴드로 도입될 다른 가스들의 압력을 계산하는 데 사용됩니다. 1. 매니폴드를 1 mmHg 미만의 압력으로 진공 상태로 만듭니다. 밸브 2를 닫고, 매니폴드에서 암모니아 가스 실린더를 분리합니다.

본문 프로토콜에 설명된 대로 매니폴드에 주입해야 할 메탄의 필요 압력을 계산한 후, 밸브 6과 반응 플라스크에 연결된 모든 스톱콕이 닫혀 있는지 확인하고, 다른 모든 밸브와 스톱콕 2를 열어 매니폴드를 1 mmHg 미만의 압력으로 진공시킨 후 밸브 1을 닫으십시오. 매니폴드의 진공 상태가 확인되면, 계산된 압력에 도달할 때까지 매니폴드에 메탄을 주입하십시오. 그 다음 스톱콕 1을 열어 3 L 반응 플라스크에 200 mmHg의 메탄을 주입하십시오.

스톱콕 1을 닫습니다. 3L 반응 플라스크에 의도한 메탄 압력이 도입되면, 마노미터로 측정된 압력을 기록하고 밸브 1을 열어 매니폴드를 1 mmHg 미만으로 진공 상태로 만듭니다.

마지막으로 밸브 2를 닫고 매니폴드에서 메탄 실린더를 분리하십시오. 밸브 6과 모든 스톱콕이 닫혀 있는지 확인하는 동시에, 반응 플라스크에 연결된 다른 모든 밸브와 스톱콕 2가 열려 있는지 확인하십시오.

매니폴드를 1 mmHg 미만의 압력으로 진공시킨 후 밸브 1을 닫습니다. 매니폴드의 진공 상태가 되면, 계산된 압력에 도달할 때까지 매니폴드에 질소 가스를 주입합니다. 이때 스톱콕 1을 열어 100 mmHg의 질소 가스를 반응 플라스크에 도입합니다.

스톱콕 1을 닫습니다. 반응 플라스크에 의도한 질소 가스 압력이 도입되면, 마노미터 밸브를 열어 압력을 기록합니다. 매니폴드를 1 mmHg 미만으로 진공 상태로 만들기 위해 밸브 1을 엽니다.

밸브 2를 닫고, 매니폴드에서 질소 가스 실린더를 분리합니다. 스톱콕 1과 밸브 1을 닫아 매니폴드에서 반응 플라스크를 떼어냅니다. 모든 가스가 반응 플라스크 내부로 도입되면, 밸브 6을 열어 외부 공기가 매니폴드로 유입되게 하여 매니폴드를 상압 상태로 만듭니다.

고주파 스파크 발생기에 연결된 테슬라 코일을 고정합니다. 반대편 텅스텐 전극을 전기 접지에 연결하여 두 전극 사이의 간극을 통해 전류가 효율적으로 흐를 수 있도록 합니다. 스파크를 일으키기 전, 제조사에서 제공한 문서의 상세 내용에 따라 스파크 발생기의 출력 전압을 약 30, 000 volts로 설정합니다.

장치와 실험자 사이의 안전 보호막 역할을 하도록 흄 후드의 섀시를 닫습니다. 테슬라 코일을 켜서 실험을 시작하고, 1시간 간격의 온/오프 사이클로 2주 동안 스파킹이 지속되도록 합니다. 테슬라 코일을 꺼서 실험을 중단하고, 스톱콕을 한 번 열어 반응 플라스크에 주변 공기를 천천히 주입하여 어댑터와 텅스텐 전극을 쉽게 제거함으로써 필요한 경우 샘플을 수집할 수 있도록 합니다.

전용 유리 피펫을 사용하여 진공 상태로 만들어 반응 플라스크 내부의 유해 반응 가스를 배출할 수 있습니다. 반응 플라스크에서 액체 시료를 채취하되, 피펫이 진공 그리스나 기타 비멸균 표면에 닿아 오염물질이 유입되지 않도록 주의하십시오. 시료를 멸균된 플라스틱 또는 유리 용기에 옮겨 밀봉한 후, -20 °C 이하로 설정 가능한 냉동고에 보관하십시오. 불용성 생성물로 인해 시료 용액이 0 °C에서 얼지 않을 수 있기 때문입니다.

깨끗한 실험실용 와이프를 사용하여 장치 목 부분, 어댑터, 스톱콕 및 텅스텐 전극 주변의 유리에 묻은 진공 그리스를 제거합니다. 동일한 표면들을 톨루엔으로 철저히 닦아 유리 기구에서 유기 진공 그리스를 완전히 제거하십시오.

실리콘 그리스를 사용하는 경우, 열분해 후에도 고진공 그리스가 유리 기구에 남아 텍스트 프로토콜에 상세히 설명된 대로 향후 문제가 발생할 수 있으므로, 브러시와 텍스트 프로토콜에 나열된 용매를 해당 순서대로 사용하여 반응 플라스크를 철저히 세척하십시오. 반응 플라스크의 모든 개방된 구멍을 알루미늄 호일로 덮고, 어댑터와 그 구성품을 알루미늄 호일로 감싸십시오. 모든 유리 기구를 알루미늄 호일로 감싼 후, 공기 중에서 500 °C로 최소 3시간 동안 열분해하십시오.

마지막으로, 메탄올로 전극을 부드럽게 세척하고 공기 중에서 건조시킨 후, 텍스트 프로토콜에 설명된 대로 샘플 분석을 진행합니다. 여기 제시된 크로마토그램은 형광 검출 및 삼중 사중극자 질량 분석법이 결합된 HPLC를 통해 얻은 Aldi 알데히드, acetyl L cysteine 또는 O-P-A-N-A-C 유도체화 아미노산 표준물질의 결과입니다. 표준물질에 포함된 아미노산에는 일반적으로 Miller-Urey 유형의 스파크 방전 실험에서 생성되는 것들이 포함됩니다. 전형적인 샘플과 분석용 블랭크의 대표적인 형광 트레이스가 표시되어 있으며, 이는 Miller-Urey 유형 전기 방전 샘플의 분자적 복잡성을 입증합니다.

이 샘플 크로마토그램은 메탄 300 mmHg, 암모니아 250 mmHg, 수증기 250 mmHg를 시작 조건으로 사용한 스파크 방전 실험을 통해 생성되었습니다. 이 영상을 시청하고 나면, 아크 스파크 방전 실험을 수행하는 방법에 대해 충분히 이해하게 될 것입니다.