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Chemistry

मिलर-Urey प्रयोगों का आयोजन

Published: January 21, 2014 doi: 10.3791/51039
Automatic Translation
1, 2,3, 4, 5, 5, 1, 6, 1
1School of Chemistry and Biochemistry, Georgia Institute of Technology, 2Earth-Life Science Institute, Tokyo Institute of Technology, 3Institute for Advanced Study, 4Astromaterials Research and Exploration Science Directorate, NASA Johnson Space Center, 5Goddard Center for Astrobiology, NASA Goddard Space Flight Center, 6Geosciences Research Division, Scripps Institution of Oceanography, University of California at San Diego

Summary

मिलर-Urey प्रयोग जीवन के मूल करने के लिए संभव प्रासंगिकता के साथ कार्बनिक यौगिकों की अजैव संश्लेषण के बारे में एक अग्रणी अध्ययन किया गया था. सरल गैसों एक गिलास तंत्र में पेश किया और मौलिक पृथ्वी के वायुमंडल सागर प्रणाली में बिजली के प्रभाव का अनुकरण, एक बिजली के निर्वहन के लिए किए गए थे. प्रयोग यह से एकत्र नमूनों जीवन का रासायनिक इमारत ब्लॉकों के लिए विश्लेषण किया गया, जिसके बाद एक सप्ताह के लिए आयोजित किया गया.

Abstract

1953 में, स्टेनली मिलर मौलिक पृथ्वी के वायुमंडल सागर प्रणाली अनुकरण करने के लिए निर्माण एक उपकरण का उपयोग, सरल गैसीय शुरू सामग्री से biomolecules के उत्पादन की सूचना दी. पानी एक साथ था, जबकि मिलर, तो एक सप्ताह के लिए एक बिजली के निर्वहन के लिए, भाटा के तहत, इस मिश्रण के अधीन, तंत्र में पानी की 200 मिलीलीटर, एच 2 की 100 एमएमएचजी, सीएच 4 की 200 एमएमएचजी, और एनएच 3 की 200 mmHg पेश गरम. इस पांडुलिपि का उद्देश्य एक सरल 3 एल प्रतिक्रिया कुप्पी का उपयोग कर, एक मिलर-Urey प्रकार चिंगारी निर्वहन प्रयोग आचरण करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है कि एक सामान्य प्रयोगात्मक प्रोटोकॉल के साथ पाठक प्रदान करना है. प्रयोग एक उच्च वोल्टेज बिजली के निर्वहन के लिए ज्वलनशील गैसों उजागर शामिल है, यह विस्फोट का खतरा कम है कि महत्वपूर्ण कदम पर प्रकाश डाला लायक है. इस काम में वर्णित सामान्य प्रक्रियाओं बिजली के निर्वहन प्रयोग की एक विस्तृत विविधता के लिए डिजाइन और संचालन करने के लिए extrapolated किया जा सकता हैआदिम ग्रहों के वातावरण का अनुकरण है.

Introduction

पृथ्वी पर जीवन की उत्पत्ति की प्रकृति सबसे गूढ़ वैज्ञानिक सवालों में से एक है. 1920 के दशक में रूसी जीवविज्ञानी सिकंदर Oparin और ब्रिटिश विकासवादी जीवविज्ञानी और आनुवंशिकीविद् जॉन हाल्डेन रासायनिक विकास में मदद की है कि हो सकता है कार्बनिक यौगिकों से युक्त आदिम स्थलीय महासागरों का वर्णन एक "मौलिक सूप" 1,2 की अवधारणा का प्रस्ताव रखा. दवा की दुकानों प्रारंभिक पृथ्वी पर सरल शुरू सामग्री से संश्लेषित किया जा सकता था कि कैसे कार्बनिक अणुओं को समझने के उद्देश्य से जानबूझकर प्रयोगशाला अध्ययन का संचालन करने के लिए शुरू हालांकि, जब यह 1950 के दशक तक नहीं था. यह अंत करने के लिए पहले रिपोर्टों में से एक 1951 3 में जलीय सीओ 2 के समाधान के विकिरण से फार्मिक एसिड के संश्लेषण था.

1952 में शिकागो विश्वविद्यालय में फिर एक स्नातक छात्र स्टेनली मिलर, संभावना का मूल्यांकन करने के लिए एक प्रयोग करने के बारे में हेरोल्ड Urey से संपर्क किया है कि कार्बनिक यौगिकोंजीवन की उत्पत्ति के लिए महत्वपूर्ण प्रारंभिक पृथ्वी पर abiologically का गठन किया गया है हो सकता है. प्रयोग आदिम धरती अनुकरण करने के लिए बनाया गया एक कस्टम निर्मित कांच तंत्र (चित्रा 1 ए) का उपयोग किया गया था. मिलर के प्रयोग जल्दी महासागरों का प्रतिनिधित्व, एक तरल पानी जलाशय की उपस्थिति में, जल्दी वातावरण का प्रतिनिधित्व गैसों के मिश्रण पर एक बिजली के निर्वहन की कार्रवाई से बिजली का मजाक उड़ाया. तंत्र भी क्रमश: एक हीटिंग आच्छादन का उपयोग और एक कंडेनसर के माध्यम से वाष्पीकरण और वर्षा नकली. मिलर इस्तेमाल किया तंत्र के बारे में विशिष्ट जानकारी के अन्यत्र 4 पाया जा सकता है. स्पार्किंग के एक सप्ताह के बाद, फ्लास्क में सामग्री दिख तब्दील हो गया. पानी एक पंकिल, लाल रंग 5 और इलेक्ट्रोड 4 पर संचित पीले रंग सामग्री बदल गया. इस groundbreaking काम नकली आदिम धरती परिस्थितियों में biomolecules के पहले जानबूझकर, कुशल संश्लेषण माना जाता है. चित्रा 1
चित्रा 1. इस पत्र में चर्चा apparatuses के दो प्रकार के बीच तुलना. मूल मिलर-Urey प्रयोग (ए) और यहाँ (बी) उल्लिखित प्रोटोकॉल में प्रयोग किया जाता सरलीकृत तंत्र के लिए इस्तेमाल क्लासिक तंत्र. बड़ी छवि को देखने के लिए यहां क्लिक करें .

मिलर की क्लासिक प्रयोग, चिंगारी निर्वहन प्रयोग के कई रूपों, अन्य गैस के मिश्रण का उपयोग कर उदाहरण के लिए, संभव प्रारंभिक पृथ्वी की स्थिति की एक किस्म के तहत जीवन के लिए महत्वपूर्ण कार्बनिक यौगिकों के उत्पादन की दिखावट का पता लगाने के लिए प्रदर्शन किया गया से परिणाम 1953 प्रकाशन के बाद. उदाहरण के लिए, एक सीएच 4 2 ओ / एनएच इन 6 नहीं पाया गया है, हालांकि 2 एस गैस मिश्रण, कोडित सल्फर युक्त α-अमीनो एसिड का उत्पादन करने की क्षमता के लिए परीक्षण किया गया था 3 / एच. एक बिजली के निर्वहन के अधीन एक सीएच 4 / एनएच 3 मिश्रण की गैस क्रोमैटोग्राफी मास स्पेक्ट्रोमेट्री (जीसी एमएस) विश्लेषण एसिड व्यापारियों 7 अमीनो रहे हैं जो α-aminonitriles, का संश्लेषण दिखाया. 1972 में, पहली ओरो 8 (चित्रा 1 बी) द्वारा शुरू की गई एक सरल उपकरण का उपयोग कर, मिलर और उनके सहयोगियों, आज तक Murchison उल्का में पहचान की गई थी कि कोडित α-अमीनो एसिड 9 और nonprotein अमीनो एसिड 10 के सभी के संश्लेषण का प्रदर्शन एक बिजली के निर्वहन के लिए सीएच 4, 2 एन, और एनएच 3 की थोड़ी मात्रा subjecting द्वारा. बाद में, यह एक ही सरल प्रयोगात्मक डिजाइन का उपयोग कर, एच 2 ओ युक्त गैस के मिश्रण, एन 2, और सीएच 4, सीओ 2, या सीओ छात्र को छिड़ गयावातावरण में कार्बन प्रजातियों 11 के ऑक्सीकरण राज्य के एक समारोह के रूप में हाइड्रोजन साइनाइड, formaldehyde, और एमिनो एसिड की उपज उप.

पिछले कुछ वर्षों में वैकल्पिक प्रयोगात्मक डिजाइन का अन्वेषण करने के अलावा, महत्वपूर्ण विश्लेषणात्मक अग्रिम हाल ही में मिलर द्वारा संग्रहीत बिजली के निर्वहन प्रयोगात्मक नमूने की अधिक जांच जांच सहायता प्राप्त जो मिलर की क्लासिक प्रयोग, के बाद से हुई है, तकनीक द्वारा सुविधा किया गया होगा की तुलना में मिलर लिए उपयोग किया था 1950 के दशक में. मिलर की ज्वालामुखी पहले 1955 4 में सूचना दी प्रयोग 12,, और एक 1958 एच 2 एस युक्त प्रयोग 13 कि कई जिनमें से सहित, क्लासिक प्रयोग से अनेक अमीनो एसिड और एमाइंस एक व्यापक विविधता, और अधिक से अधिक abundances, का गठन किया है दिखाया गया पहले से चिंगारी निर्वहन प्रयोगों में पहचान नहीं किया गया था.

इस पत्र में वर्णित प्रयोग का उपयोग किया जा सकता हैगैस के मिश्रण की एक किस्म. आमतौर पर, बहुत कम से कम, इस तरह के प्रयोगों एक सी असर गैस, एक एन असर गैस, और पानी में शामिल होंगे. कुछ योजना के साथ, गैसों के लगभग किसी भी मिश्रण हालांकि, यह प्रणाली के कुछ रासायनिक पहलुओं पर विचार करने के लिए महत्वपूर्ण है, पता लगाया जा सकता है. उदाहरण के लिए, जलीय चरण का पीएच वहाँ 14 होता है कि रसायन शास्त्र पर एक महत्वपूर्ण प्रभाव हो सकता है.

यहाँ वर्णित विधि मिलर की 1972 प्रकाशनों 9,10 में वर्णित के रूप में, एक सरल 3 एल प्रतिक्रिया पोत का उपयोग मिलर-Urey प्रयोग सदृश कि चिंगारी निर्वहन प्रयोगों का संचालन करने के लिए कैसे शोधकर्ताओं हिदायत के अनुरूप किया गया है. इस प्रयोग ज्वलनशील गैसों पर अभिनय एक उच्च वोल्टेज बिजली के चाप शामिल है, यह इस तरह मीथेन या कार्बन मोनोऑक्साइड के रूप में कम कार्बन असर गैसों का दहन पर हो सकता है जो विस्फोट के खतरे को खत्म करने के लिए प्रतिक्रिया कुप्पी से ओ 2 को दूर करने के लिए महत्वपूर्ण है या प्रतिक्रिया ओऑक्सीजन के साथ एफ एच 2.

यहाँ पर चर्चा प्रयोग आचरण करने के लिए तैयार करते समय ध्यान में रखा जाना चाहिए कि अतिरिक्त विवरण नहीं हैं. ग्लास वैक्यूम लाइनों और दबाव गैसों के साथ काम करने के लिए जब भी सबसे पहले, वहाँ विविधता दोनों के निहित खतरे मौजूद है और अधिक दबाव डाल. इसलिए, सुरक्षा चश्मा हर समय पहना होना चाहिए. दूसरा, प्रयोग आम तौर पर वायुमंडलीय दबाव से भी कम समय में आयोजित किया जाता है. यह कई गुना और प्रतिक्रिया कुप्पी पर दबाव अधिक के जोखिम को कम करता है. ग्लासवेयर हालांकि, 1 एटीएम से ऊपर के दबाव की सिफारिश नहीं कर रहे हैं, वायुमंडलीय दबाव पर या ऊपर मूल्यांकन किया जा सकता है. जल अघुलनशील एच 2 (जैसे सीएच 4 और एनएच 3 के रूप में) कम गैसों से मुक्त है के रूप में दबाव के इन प्रयोगों में वृद्धि हो सकती है. पर-पर दबाव वायुमंडलीय ओ 2 यह संभव एक विस्फोट में जिसके परिणामस्वरूप दहन प्रेरित करने के लिए कर रही है, प्रतिक्रिया कुप्पी में प्रवेश करने की अनुमति दे सकते हैं जो मुहर रिसाव के लिए नेतृत्व कर सकते हैं. तीसरा,यह प्रयोग के रूपांतरों का संचालन करने के लिए इस प्रोटोकॉल के संशोधन असुरक्षित स्थितियां पैदा नहीं कर रहे हैं सुनिश्चित करने के लिए सावधान योजना की आवश्यकता है कि मन में वहन किया जाना चाहिए. चौथा, यह अत्यधिक भावी प्रयोगकर्ता ध्यान से कई बार पहले वह या वह संभावित नुकसान से परिचित है और सभी आवश्यक हार्डवेयर उपलब्ध है और जगह में यकीन है कि इस प्रयोग का प्रयास करने के लिए पूरे प्रोटोकॉल के माध्यम से पढ़ने की सिफारिश की है. अन्त में, दहनशील गैसों से जुड़े प्रयोगों का आयोजन प्रयोगकर्ता के मेजबान संस्था के पर्यावरणीय स्वास्थ्य और सुरक्षा विभागीय दिशा निर्देशों के अनुपालन की आवश्यकता होती है. किसी भी प्रयोगों के साथ आगे बढ़ने से पहले इन सिफारिशों का पालन करें. यहाँ प्रोटोकॉल में विस्तृत सभी चरणों का लेखक 'मेजबान संस्थागत पर्यावरणीय स्वास्थ्य और सुरक्षा के दिशा निर्देशों के अनुपालन में हैं.

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Protocol

1. एक कई गुना / वैक्यूम सिस्टम की स्थापना

  1. प्रतिक्रिया कुप्पी में गैसों को पेश करने के लिए एक गिलास में कई गुना का प्रयोग करें. यह कई गुना खरीदा या निर्माण एक गिलास उड़ा सुविधा से, लेकिन एक निर्वात प्रणाली, गैस सिलेंडर, एक वैक्यूम गेज, और प्रतिक्रिया पोत से जोड़ा जा सकता है कि वैक्यूम तंग बंदरगाहों को शामिल करना चाहिए किया जा सकता है.
    1. कई गुना पर वाल्व के साथ जमीन गिलास जोड़ों और कांच प्लग का प्रयोग करें. प्लग पर सभी O-अंगूठी आवश्यक जवानों बनाने में सक्षम हैं सुनिश्चित करें. कांच जोड़ों का उपयोग अगर आवश्यक हो तो, वैक्यूम तेल की एक पर्याप्त राशि, एक मुहर बनाने में मदद करने के लिए लागू किया जा सकता है. सिलिकॉन वैक्यूम तेल संभावित जैविक प्रदूषण से बचने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है.
    2. कई गुना पर कांच stopcocks का प्रयोग करें. एक मुहर बनाने के लिए आवश्यक वैक्यूम तेल की न्यूनतम राशि लागू करें.
    3. कई गुना मात्रा को मापने. यह मात्रा 3 एल प्रतिक्रिया कुप्पी में अंतिम गैस के दबाव से संबंधित गणना के लिए इस्तेमाल किया जाएगा और ठीक के रूप में संभव के रूप में जाना जाना चाहिए. कई गुना एक साथ सभी गैस सिलेंडरों को समायोजित करने के लिए पर्याप्त कनेक्शन है, जब तक कि कई गुना करने के लिए एक समय में एक सिलेंडर कनेक्ट. इस संबंध में कई गुना परिवेश वातावरण से अलग होने की अनुमति एक नल में शामिल करें.
    4. , उपयुक्त स्वच्छ, निष्क्रिय, और रसायन का उपयोग और कई गुना करने के लिए गैस सिलेंडरों से कनेक्ट करने के लिए प्रतिरोधी ट्यूबिंग और ultratorr वैक्यूम फिटिंग रिसाव. Ultratorr फिटिंग, जहां थे, उंगली कड़ा हो रहे हैं.
    5. कई गुना, <1 mmHg के एक निर्वात स्थापित करने में सक्षम एक वैक्यूम पंप से कनेक्ट करें. वैक्यूम पंप निकास धूआं हुड के भीतर स्थित है, या ठीक से अन्य तरीकों से निकाल दिया जाना चाहिए.
      1. वैक्यूम की तेजी प्राप्ति सुनिश्चित करने के लिए और पंप की रक्षा के लिए, कई गुना और वैक्यूम पंप के बीच एक जाल डालें. यह पंप में प्रवेश करने से इस तरह के एनएच 3, सीओ 2, और एच 2 ओ के रूप में वाष्पशील रोकने जाएगा के रूप में एक तरल नाइट्रोजन उंगली जाल की सिफारिश की है. केयर वा पर, फंस वाष्पशील रूप में लिया जाना चाहिएrming, कई गुना overpressure और कांच टूटना में हो सकता है.
    6. कई गुना, एक दबाव नापने का यंत्र या 1 mmHg संकल्प या बेहतर करने में सक्षम अन्य वैक्यूम गेज से कनेक्ट करें. विभिन्न उपकरणों का इस्तेमाल किया जा सकता है पारा काफी nonreactive है के रूप में, एक पारा नापने का यंत्र, या MacLeod गेज, बेहतर है.
    7. उपाय और एक उपयुक्त थर्मामीटर का उपयोग परिवेश के तापमान रिकॉर्ड.

2. रिएक्शन फ्लास्क की तैयारी

  1. कार्बनिक को दूर करने के लिए, का उपयोग करने से पहले हवा में कम से कम 3 घंटे के लिए 500 डिग्री सेल्सियस पर सभी कांच के बने पदार्थ गरम करें.
    1. धीरे साफ प्रयोगशाला पोंछे और मेथनॉल से धोने, और हवा में सुखाने के द्वारा टंगस्टन इलेक्ट्रोड साफ करें.
  2. 3 एल प्रतिक्रिया कुप्पी में ultrapure पानी (18.2 MΩ सेमी, <5 पीपीबी टीओसी) के 200 मिलीलीटर डालो.
    1. पूर्व के दौरान तेजी से घुलनशील गैसों के विघटन और reactants के मिश्रण सुनिश्चित करेगा जो एक precleaned और निष्फल चुंबकीय हलचल पट्टी, पेशperiment.
  3. कुप्पी के अंदर लगभग 1 सेमी द्वारा अलग सुझावों के साथ, वैक्यूम तेल की एक न्यूनतम राशि का उपयोग कर 3 एल प्रतिक्रिया कुप्पी टंगस्टन इलेक्ट्रोड संलग्न. क्लिप के साथ जकड़ना.
  4. 3 एल प्रतिक्रिया कुप्पी की गर्दन में एक निर्मित में पानी निकलने की टोंटी के साथ एक एडाप्टर डालें और एक क्लिप के साथ सुरक्षित है.
  5. एडाप्टर के माध्यम से गैस कई गुना करने के लिए 3 एल प्रतिक्रिया कुप्पी देते हैं. एक क्लिप का प्रयोग करें या कुप्पी सुरक्षित करने में मदद करने के लिए दबाना.
    1. हल्के से एक अच्छा वैक्यूम मुहर सुनिश्चित करने के लिए सभी कनेक्शनों तेल.
  6. वाल्व 6 और पानी निकलने की टोंटी 1 (चित्रा 4) को छोड़कर कई गुना पर सभी वाल्व और stopcocks खोलें, और कई गुना खाली करने के लिए वैक्यूम पंप पर बारी. <1 mmHg के एक स्थिर वैक्यूम पढ़ने, बंद वाल्व 1 प्राप्त कर ली है और कई गुना वैक्यूम लीक के लिए जाँच करने के लिए 15 मिनट ~ के लिए बैठने की अनुमति दिए जाने के बाद. कोई भी पता चला रहे हैं, 2.8 कदम आगे बढ़ना. लीक की पहचान की और तय किया जा सकता जब तक अन्यथा विभिन्न कनेक्शन समस्याओं का निवारण.
  7. एकप्रतिक्रिया पोत के लिए चुंबकीय सरगर्मी pply. ओपन वाल्व 1 और पानी निकलने की टोंटी 1 दबाव <1 mmHg तक पहुँच गया है जब तक 3 एल प्रतिक्रिया कुप्पी की headspace खाली करने के लिए (चित्रा 4).
  8. (चित्रा 4) वाल्व 1 बंद करें और 3 एल प्रतिक्रिया कुप्पी के अंदर प्रेशर मॉनीटर. मापा दबाव पानी की वाष्प के दबाव में वृद्धि करनी चाहिए. कोई लीक मौजूद है यह सुनिश्चित करने के लिए, इस स्तर पर ~ 5 मिनट इंतज़ार करो. वाल्व 1 इस कदम के दौरान बंद कर दिया है, जबकि दबाव (दबाव नापने का यंत्र पर पढ़ने के रूप में) बढ़ जाती है, तो पानी निकलने की टोंटी 1 में लीक और विभिन्न प्रतिक्रिया कुप्पी कनेक्शन के लिए जाँच करें. कोई रिसाव पाया जाता है, तो अगले चरण के लिए आगे बढ़ना.

3. गैसीय एनएच 3 की शुरूआत

  1. एनएच 3 की 200 mmHg प्रतिक्रिया कुप्पी में पेश किया जाएगा कि इस तरह के कई गुना में पेश करने गैसीय एनएच 3 की आवश्यक दबाव की गणना. यह कैसे करना है पर विवरण चर्चा खंड में प्रदान की जाती हैं.
  2. बंद वाल्व1 और 6, और पानी निकलने की टोंटी 1 कई गुना में किसी भी गैस शुरू करने से पहले (चित्रा 4). अन्य वाल्व और पानी निकलने की टोंटी खुला छोड़ दें.
  3. एक छोटा सा दबाव (लगभग 10 एमएमएचजी) पर पहुंच गया और उसके बाद चित्रा (4) वाल्व 1 खोलकर 1 mmHg <की एक दबाव को कई गुना खाली होने तक कई गुना में एनएच 3 परिचय. 3x दोहराएँ.
  4. 3.1 कदम में निर्धारित दबाव तक पहुंचने के लिए कई गुना में एनएच 3 परिचय.
  5. 3 एल प्रतिक्रिया कुप्पी में एनएच 3 की 200 mmHg शुरू करने की ओपन पानी निकलने की टोंटी 1 (चित्रा 4). एनएच 3 प्रतिक्रिया कुप्पी में पानी में भंग होगा और दबाव धीरे - धीरे गिर जाएगी.
  6. दबाव, करीब पानी निकलने की टोंटी 1 (चित्रा 4) छोड़ने और दबाव नापने का यंत्र के द्वारा पढ़ा दबाव रिकॉर्ड बंद हो जाता है एक बार. यह मान कुप्पी के अंदर दबाव का प्रतिनिधित्व करता है और बाद में कई गुना में पेश किया जाएगा कि अन्य गैसों के दबाव की गणना करने के लिए इस्तेमाल किया जाएगा.
    7. (चित्रा 4).
  7. (चित्रा 4) वाल्व 2 बंद करो और कई गुना से एनएच 3 गैस सिलेंडर काटना.

4. सीएच 4 का परिचय

  1. सीएच 4 की 200 mmHg 3 एल प्रतिक्रिया कुप्पी में पेश किया जाएगा कि इस तरह के कई गुना में पेश किए जाने की सीएच 4 के लिए आवश्यक दबाव की गणना. उदाहरण गणना चर्चा अनुभाग में दिखाया गया.
  2. कई गुना करने के लिए सीएच 4 गैस सिलेंडर से कनेक्ट करें.
  3. वाल्व 6 और पानी निकलने की टोंटी 1 (चित्रा 4) को छोड़कर सभी वाल्व और stopcocks खोलें, और 1 mmHg <की एक दबाव को कई गुना खाली.
  4. बंद वाल्व 1 कई गुना (चित्रा 4) के खाली हो जाने के बाद.
  5. एक छोटा सा दबाव (लगभग 10 एमएमएचजी) प्राप्त किया जाता है जब तक कई गुना में सीएच 4 का परिचय. यह किसी भी contaminant गैसों fr की लाइन purgesओम कदम पूर्ववर्ती. <1 mmHg के लिए कई गुना खाली करने के वाल्व 1 (चित्रा 4) खोलें. 2x अधिक दोहराएँ.
  6. 4.1 कदम में गणना दबाव तक पहुँच जाता है कई गुना में सीएच 4 का परिचय.
  7. 3 एल प्रतिक्रिया कुप्पी में सीएच 4 की 200 mmHg शुरू करने की ओपन पानी निकलने की टोंटी 1 (चित्रा 4).
  8. बंद पानी निकलने की टोंटी 1 सीएच 4 का इरादा दबाव 3 एल प्रतिक्रिया कुप्पी (चित्रा 4) में पेश किया और दबाव नापने का यंत्र द्वारा मापा दबाव रिकॉर्ड किया गया है एक बार.
  9. <1 mmHg के लिए कई गुना खाली करने के वाल्व 1 (चित्रा 4) खोलें.
  10. (चित्रा 4) वाल्व 2 बंद करो और कई गुना से सीएच 4 सिलेंडर काटना.

5. इसके अलावा गैसों का परिचय (जैसे एन 2)

  1. इस बिंदु पर, यह अतिरिक्त गैसों को पेश करने के लिए आवश्यक नहीं है. वांछित हालांकि, अगर यह 2 एन के 100 mmHg जोड़ने की सिफारिश की है. इस मामले में, 2 एन के 100 mmHg 3 एल प्रतिक्रिया कुप्पी में पेश किया जाएगा कि इस तरह के कई गुना में पेश होने के लिए 2 एन के लिए आवश्यक दबाव की गणना. उदाहरण गणना चर्चा अनुभाग में दिखाया गया.
  2. कई गुना करने के लिए एन 2 गैस सिलेंडर से कनेक्ट करें.
  3. वाल्व 6 और पानी निकलने की टोंटी 1 (चित्रा 4) को छोड़कर सभी वाल्व और stopcocks खोलें, और 1 mmHg <की एक दबाव को कई गुना खाली.
  4. बंद वाल्व 1 कई गुना (चित्रा 4) के खाली हो जाने के बाद.
  5. एक छोटा सा दबाव (लगभग 10 एमएमएचजी) प्राप्त किया जाता है जब तक कई गुना में 2 एन परिचय. <1 mmHg के लिए कई गुना खाली करने के वाल्व 1 (चित्रा 4) खोलें. 2x अधिक दोहराएँ.
  6. 5.1 कदम में गणना दबाव तक पहुँच जाता है कई गुना में 2 एन परिचय.
  7. प्रतिक्रिया कुप्पी में 2 एन के 100 mmHg शुरू करने की ओपन पानी निकलने की टोंटी 1 (चित्रा 4).
  8. बंद पानी निकलने की टोंटी 1 एन 2 का इरादा दबाव प्रतिक्रिया फ्लास्क, चित्रा (4) में पेश किया और दबाव नापने का यंत्र का उपयोग कर दबाव रिकॉर्ड किया गया है एक बार.
  9. <1 mmHg के लिए कई गुना खाली करने के वाल्व 1 (चित्रा 4) खोलें.
  10. (चित्रा 4) वाल्व 2 बंद करो और कई गुना से 2 एन सिलेंडर काटना.

6. प्रयोग शुरू

  1. परिवेशी वायु कई गुना भर परिवेश के दबाव पर निर्भर कई गुना ला सकते हैं, इसलिए है कि एक बार सभी गैसों प्रतिक्रिया कुप्पी में शुरू किए गए पानी निकलने की टोंटी 1 और वाल्व 1 (चित्रा 4) को बंद करने से कई गुना से प्रतिक्रिया कुप्पी अलग करें.
  2. ध्यान से कई गुना से प्रतिक्रिया कुप्पी रखती बाद, फ्लास्क कहीं यह (जैसे एक खाली धूआं हुड के अंदर) परेशान नहीं किया जाएगा निर्धारित किया है.
  3. वैक्यूम पंप डिस्कनेक्ट और ध्यान से ठंड जाल को हटाने और एक पूरी तरह से अंदर उतार की अनुमतिपरिचालन धूआं हुड.
  4. उच्च आवृत्ति चिंगारी जनरेटर से जुड़ा टेस्ला कुंडल सुरक्षित.
  5. दो इलेक्ट्रोड के बीच की खाई को भर में मौजूदा बिजली के कुशल मार्ग को सक्षम करने के लिए एक बिजली भूमि पर विपरीत टंगस्टन इलेक्ट्रोड कनेक्ट करें.
  6. निर्माता से उपलब्ध दस्तावेजों से विस्तृत रूप में, लगभग 30,000 वी के लिए चिंगारी जनरेटर के उत्पादन में वोल्टेज निर्धारित करें.
  7. पिछले चिंगारी की शुरुआत करने के लिए, तंत्र और प्रयोगकर्ता के बीच एक सुरक्षा कवच के रूप में काम करने के लिए, धूआं हुड सैश बंद करें. प्रयोग शुरू करने के लिए पर Tesla कुंडली मुड़ें, और स्पार्किंग / बंद चक्र पर 1 घंटे में 2 सप्ताह (या अन्य वांछित अवधि) के लिए जारी रखने के लिए अनुमति देते हैं.

7. प्रयोग के अंत

  1. टेस्ला कुंडल बंद करके प्रयोग बंद करें.
  2. ओपन पानी निकलने की टोंटी 1 धीरे से प्रतिक्रिया कुप्पी में परिवेशी वायु परिचय और एडाप्टर को हटाने और टंगस्टन इलेक्ट्रोड की सुविधा के लिए (चित्रा 4) एसए तोmples एकत्र किया जा सकता है. अगर वांछित, एक निर्वात हानिकारक प्रतिक्रिया गैसों की प्रतिक्रिया कुप्पी खाली करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है.

8. तरल नमूना एकत्रित

  1. एक pyrolyzed गिलास पिपेट का उपयोग, इस तरह के वैक्यूम तेल या अन्य nonsterile सतहों को पिपेट छू द्वारा पेश किया जा सकता है कि उन जैसे contaminants, के लिए जोखिम कम करने के लिए सावधान किया जा रहा है, प्रतिक्रिया कुप्पी से तरल नमूनों को हटा दें.
    1. एक बाँझ प्लास्टिक या कांच गोदाम के लिए नमूना हस्तांतरण. प्लास्टिक पात्र कांच पात्र की तुलना में, खुर या ठंड पर तोड़ने के कम होने का खतरा है.
  2. अघुलनशील उत्पादों के रूप में -20 डिग्री सेल्सियस या कम के पहुंचने तापमान में सक्षम एक फ्रीजर में सील नमूना कंटेनरों और दुकान 0 डिग्री सेल्सियस पर ठंड से नमूना समाधान रोक सकता है

9. उपकरण सफाई

  1. साफ प्रयोगशाला का उपयोग सावधानी से तंत्र की गर्दन से वैक्यूम तेल निकालने के लिए पोंछे, अनुकूलनईआर और पानी निकलने की टोंटी, और टंगस्टन इलेक्ट्रोड आसपास के गिलास.
  2. अच्छी तरह से पूरी तरह से कांच के बने पदार्थ से जैविक वैक्यूम तेल निकालने के लिए टोल्यूनि के साथ कदम 9.1 में वर्णित एक ही सतहों को साफ. सिलिकॉन तेल का उपयोग करते हैं, उच्च वैक्यूम तेल चर्चा अनुभाग में विस्तृत रूप में, भविष्य के लिए समस्या पैदा कर, pyrolysis के बाद कांच के बने पदार्थ पर रह सकती है.
  3. अच्छी तरह से क्रम में एक ब्रश और निम्न विलायकों के साथ प्रतिक्रिया कुप्पी साफ: 5% सफाई साबुन के साथ ultrapure पानी (18.2 MΩ सेमी, <5 पीपीबी टीओसी), ultrapure पानी (18.2 MΩ सेमी, <5 पीपीबी टीओसी), मेथनॉल, टोल्यूनि, मेथनॉल, 5% सफाई साबुन के साथ ultrapure पानी (18.2 MΩ सेमी, <5 पीपीबी टीओसी), और अंत में ultrapure पानी (18.2 MΩ सेमी, <5 पीपीबी टीओसी).
  4. एल्यूमीनियम पन्नी के साथ प्रतिक्रिया कुप्पी की सभी खुले orifices कवर और एल्यूमीनियम पन्नी में अनुकूलक और उसके घटकों लपेटो.
  5. सभी कांच के बने पदार्थ एल्यूमीनियम पन्नी में लपेटा गया है, में कम से कम 3 घंटे के लिए pyrolyze500 डिग्री सेल्सियस पर हवा
  6. धीरे साफ मेथनॉल के साथ इलेक्ट्रोड और शुष्क हवा हैं.

10. नमूना विश्लेषण

नोट: विश्लेषण के लिए नमूने की तैयारी करते हैं, जैसे एक एसिड हाइड्रोलिसिस प्रोटोकॉल का उपयोग कहीं और 15 में विस्तार से वर्णित किया गया है, और अधिक एमिनो एसिड प्राप्त करने के लिए उपयोगी है. बरामद नमूना के एक हिस्से की hydrolysis मुक्त अमीनो एसिड के साथ ही अजैव परिस्थितियों में संश्लेषित कर रहे हैं कि उनके एसिड अस्थिर व्यापारियों दोनों का विश्लेषण करने का अवसर प्रदान करता है.

  1. एमिनो एसिड विश्लेषण के लिए, एक (जैसे तरल क्रोमैटोग्राफी और मास स्पेक्ट्रोमेट्री आधारित विधियों के रूप में, या अन्य उचित दृष्टिकोण) उपयुक्त तकनीक का उपयोग करें. इस तरह के विश्लेषणात्मक तकनीकों प्रतिदीप्ति पहचान (HPLC-एफडी) 14, और समय की उड़ान सकारात्मक electrospray ionization मास स्पेक्ट्रोमेट्री (UHPL साथ समानांतर में प्रतिदीप्ति पता लगाने के साथ ultrahigh प्रदर्शन तरल क्रोमैटोग्राफी साथ उच्च प्रदर्शन तरल क्रोमैटोग्राफी शामिलC-FD/ToF-MS) 12,13. इस पांडुलिपि HPLC-एफडी के साथ संयोजन के रूप में एक ट्रिपल quadrupole मास स्पेक्ट्रोमीटर (QQQ एमएस) के माध्यम से विश्लेषण करती है बड़े पैमाने पर spectrometric विश्लेषण का उपयोग का वर्णन करता है.

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Representative Results

बिजली के निर्वहन प्रयोगों में संश्लेषित उत्पादों काफी जटिल हो सकता है, और उन्हें अध्ययन करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है कि कई विश्लेषणात्मक दृष्टिकोण हैं. अमीनो एसिड का विश्लेषण करने के लिए साहित्य में और आमतौर पर इस्तेमाल की तकनीक से कुछ यहाँ चर्चा कर रहे हैं. Chromatographic और बड़े पैमाने पर spectrometric तरीकों मिलर-Urey प्रकार चिंगारी निर्वहन प्रयोगों द्वारा उत्पादित जटिल रासायनिक मिश्रण का विश्लेषण करने के लिए अत्यधिक सूचनात्मक तकनीकों हैं. एमिनो एसिड ओ -phthaldialdehyde/N-acetyl-L-cysteine ​​(OPA / एनएसी) 16, एक achiral स्थिर चरण पर अलग किया जा सकता है कि फ्लोरोसेंट diastereomer डेरिवेटिव उपज, प्राथमिक एमिनो समूहों टैग कि एक chiral अभिकर्मक जोड़ी. चित्रा का उपयोग किया जा सकता है विश्लेषण करती है 2 HPLC द्वारा प्राप्त एक OPA / एनएसी-derivatized अमीनो एसिड मानक की एक वर्णलेख का पता लगाने और QQQ एमएस प्रतिदीप्ति युग्मित पता चलता है. मानक में निहित अमीनो एसिड आमतौर पर मिलर-Urey प्रकार चिंगारी जिले में उत्पादित उन लोगों में शामिलप्रयोगों चार्ज. इन अमीनो एसिड की पहचान 1 टेबल में सूचीबद्ध हैं. एक ठेठ नमूना और विश्लेषणात्मक रिक्त के प्रतिनिधि प्रतिदीप्ति निशान मिलर-Urey प्रकार बिजली के निर्वहन के नमूनों की आणविक जटिलता का प्रदर्शन, 3 चित्र में दिखाया गया. सीएच 4 की 300 एमएमएचजी, एनएच 3 की 250 एमएमएचजी, और पानी की 250 मिलीलीटर: 3 चित्र में नमूना वर्णलेख निम्नलिखित शुरू करने की स्थिति का उपयोग कर एक चिंगारी निर्वहन प्रयोग से उत्पादन किया गया था.

चित्रा 2
चित्रा 2. एक OPA / एनएसी-derivatized अमीनो एसिड मानक के विश्लेषण से उत्पादित HPLC-FD/QqQ-MS chromatograms के 3-21 मिनट क्षेत्र. एमिनो एसिड शिखर पहचान तालिका 1 में सूचीबद्ध हैं. प्रतिदीप्ति का पता लगाने के नीचे और इसी निकाले मास में दिखाया गया हैएस chromatograms ऊपर दिखाए गए हैं. electrospray ionization (ईएसआई) QQQ एमएस सकारात्मक मोड में संचालित और 50-500 मी / z की एक सीमा जन नजर रखी थी. ईएसआई सेटिंग्स थे: desolvation गैस (एन 2) तापमान: 350 डिग्री सेल्सियस, 650 एल / घंटा, केशिका वोल्टेज: 3.8 केवी, कोन वोल्टेज: 30 वी. 367 निकाले आयन वर्णलेख में unlabeled चोटियों 13 सी 2 चोटियों से कर रहे हैं 365 निकाले आयन वर्णलेख, 13 सी. के लगभग 1% प्राकृतिक बहुतायत का एक परिणाम के रूप में बड़ी छवि को देखने के लिए यहां क्लिक करें .

शिखर एमिनो एसिड
1 डी एसपारटिक एसिड
2 एल एसपारटिक एसिड
3 एल glutamic एसिड
4 डी glutamic एसिड
5 डी सेरीन
6 एल सेरीन
7 ग्लाइसिन
8 B-Alanine
9 D-alanine
10 जी अमीनो-N-butyric एसिड (जी ए.बी.ए.)
11 एल alanine
DB-अमीनो-N-butyric एसिड (DB-ए.बी.ए.)
13 A-aminoisobutyric एसिड (एक AIB)
14 लेग अमीनो-N-butyric एसिड (लेग ए.बी.ए.)
15 डी / ला अमीनो-N-butyric एसिड (डी / ला ए.बी.ए.)
16 डी isovaline
17 एल isovaline
18 एल valine
19 ई अमीनो-N-कैप्रोइक एसिड (EACA)
20 D-valine
डी isoleucine
22 एल isoleucine
23 डी / एल leucine

तालिका 1. मानक और उस में पाया अमीनो एसिड के लिए पीक पहचान आमतौर पर मिलर-Urey प्रकार चिंगारी निर्वहन प्रयोगों में उत्पादित कर रहे हैं.

चित्रा 3
चित्रा 3. मिलर-Urey प्रकार चिंगारी निर्वहन प्रयोगों के HPLC-एफडी chromatograms प्रतिनिधि के 3-21 मिनट क्षेत्र. चोटियों की पहचान की और एक मानक और विश्लेषणात्मक रिक्त की तुलना में अवधारण समय और लक्ष्य यौगिकों के सामूहिक विश्लेषण द्वारा quantitated गया. सभी लक्ष्य एना lytes coeluting प्रतिदीप्ति अवधारण समय के साथ अलग किया जा सकता है और α-AIB और एल β-ए.बी.ए. डी / एल leucine (चोटी के साथ coelutes जो (चोटियों 13 और 14), और डी / एल norleucine, के लिए छोड़कर, मास स्पेक्ट्रोमेट्री का उपयोग quantitated 23) का उपयोग किया था chromatographic शर्तों के तहत. डी / एल norleucine नमूना तैयार करने के दौरान नमूने और विश्लेषणात्मक रिक्त स्थान के लिए एक आंतरिक मानक के रूप में जोड़ा गया है. एमिनो एसिड जुदाई एक 4.6 मिमी x 250 मिमी, 5 माइक्रोन कण आकार फिनायल-Hexyl HPLC स्तंभ का उपयोग कर हासिल की थी. मोबाइल चरण से बना था: एक) ultrapure पानी (18.2 MΩ सेमी, <5 पीपीबी टीओसी), पीएच 8 में 8% मेथनॉल के साथ बी) मेथनॉल, और सी) 50 मिमी अमोनियम formate,. इस्तेमाल किया ढाल था: 0-5 मिनट, 100% सी, 5-15 मिनट, 0-83% ए, 0-12% बी, 100-5% सी, 15-22 मिनट, 83-75% ए, 12 - 20% बी, 5% सी, 22-35 मिनट, 75-35% ए, 20-60% बी, 5% सी, 35-37 मिनट, 35-0% ए, 60-100% बी, 5-0% सी, 37-45 मिनट, 100% बी, 45-46 मिनट, 100-0% बी, 0-100% सी 46-55 मिनट, 100% सी. प्रवाह की दर 1 मिलीग्राम / मिनट था.hres.jpg "लक्ष्य =" _blank "> बड़ी छवि को देखने के लिए यहां क्लिक करें.

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Discussion

यहाँ वर्णित प्रोटोकॉल में कई कदम सुरक्षित और सही ढंग मिलर-Urey प्रकार के प्रयोगों के संचालन के लिए महत्वपूर्ण हैं. सबसे पहले, प्रतिक्रिया कुप्पी या नमूने के साथ संपर्क में आ जाएगा कि सभी कांच के बने पदार्थ और नमूना हैंडलिंग उपकरण निष्फल करने की आवश्यकता है. बंध्याकरण अच्छी तरह ultrapure पानी (18.2 MΩ सेमी, <5 पीपीबी टीओसी) के साथ सवाल में आइटम rinsing और फिर से पहले कम से कम 3 घंटे के लिए हवा में 500 डिग्री सेल्सियस पर pyrolyzing के लिए एल्यूमीनियम पन्नी, में उन्हें लपेटकर द्वारा हासिल की है. उपकरण pyrolyzed किया गया है और विश्लेषण के लिए नमूने तैयार करते समय, देखभाल कार्बनिक संक्रमण से बचने के लिए लिया जाना चाहिए एक बार. संदूषण का जोखिम Nitrile दस्ताने, एक प्रयोगशाला कोट, और सुरक्षात्मक eyewear पहनने से कम किया जा सकता है. संदूषण की आम स्रोतों उंगलियों के निशान, त्वचा, बाल, और सांस exhaled शामिल हैं के रूप में दूर एक के शरीर से नमूने के साथ काम करने के लिए सुनिश्चित करें. गीला दस्ताने के साथ संपर्क से बचें और किसी भी लेटेक्स या नायलॉन सामग्री का उपयोग नहीं करते. टी का दूसरा, पूरी तरह से degassingवह पूर्व प्रतिक्रिया कुप्पी में गैस के अलावा करने के लिए प्रतिक्रिया कुप्पी महत्वपूर्ण है. चिंगारी ऐसे सीएच 4 के रूप में ज्वलनशील गैसों में छुट्टी दे दी है जब प्रतिक्रिया कुप्पी में आणविक ऑक्सीजन की भी थोड़ी मात्रा की उपस्थिति एक विस्फोट खतरा बना हुआ है. कुप्पी degassing, वहीं कुप्पी के अंदर पानी एक स्थिर पढ़ने नहीं कर पाएगा, जो फोड़ा जाएगा. 1) फ्रीज पिघलना चक्र के माध्यम से फ्लास्क देगास (आमतौर पर 3) का इस्तेमाल कर रहे हैं, या 2) बस तरल समाधान देगास: इस स्तर पर दो विकल्प हैं. उत्तरार्द्ध मामले में, कुछ पानी हालांकि, राशि शेष मात्रा की तुलना में अपेक्षाकृत छोटे होंगे, खो जाएगा. तीसरा, एक अच्छी तरह से सुसज्जित और कुशल सेटअप सावधानी से प्रयोग के पूरी तरह भर इलेक्ट्रोड भर में एक सुसंगत चिंगारी की स्थापना के लिए निर्माण किया जाना चाहिए. BD-50E Tesla coils वे वैक्यूम रिसाव का पता लगाने के लिए इरादा कर रहे हैं, के रूप में लंबे समय तक ऑपरेशन के लिए तैयार नहीं हैं. टेस्ला कुंडली के विरामी ठंडा इस प्रकार विस्तारित परिचालन जीवन भर के लिए सिफारिश की है. वहाँई इस को प्राप्त करने के कई तरीके हैं. एक आसान तरीका चिंगारी परीक्षक और अपनी बिजली की आपूर्ति के बीच में लाइन एक टाइमर देते हैं और यह / बंद चक्र पर 1 घंटे में alternates कि इस तरह के टाइमर कार्यक्रम के लिए है. एक वाणिज्यिक प्रशंसक के साथ टेस्ला कुंडल शीतलक भी Tesla कुंडली के जीवन को लम्बा करने के लिए आवश्यक हो सकता है. टेस्ला कुंडल टिप छू या लगभग टंगस्टन इलेक्ट्रोड की एक छू होना चाहिए, लगभग 1 मिमी या उससे कम दोनों के बीच एक दूरी. इसके अतिरिक्त, एक तीव्र मुक्ति सामग्री को सील तोड़ने से बचने के लिए टेस्ला का तार छू एक विपरीत इलेक्ट्रोड पर हल्के से लिपटी एक अंत में एक पाश के साथ प्रवाहकीय धातु के तार की लंबाई का उपयोग कर प्राप्त किया जा सकता है. यह भी प्राथमिक चिंगारी जनरेटर की वजह से बढ़ाया उपयोग करने में विफल रहता मामले में उपलब्ध एक दूसरे चिंगारी जनरेटर की सिफारिश की है.

यहाँ उल्लिखित प्रोटोकॉल में विभिन्न चरणों से बाहर ले जाने जब मन में रखने लायक कई अतिरिक्त नोट नहीं हैं. एक के लिए कई गुना सिस्टम की तैयारीn प्रयोग और एक पारा नापने का यंत्र का उपयोग, यह आम तौर पर 1 mmHg के एक सटीक कारण मानव आंख का समाधान करने के लिए, सबसे अच्छा प्राप्त है कि स्वीकार किया जाता है. कुछ गैसों प्रतिरोध आधारित गेज के साथ चालकता समस्याओं उपस्थित हो सकता है. अग्रिम में लिए तैयार रहना चाहिए, जो पारा Manometers उपस्थित संभावित फैल खतरों,.

3 एल प्रतिक्रिया कुप्पी कोडांतरण जबकि, सिलिकॉन वैक्यूम तेल का उपयोग संभावित जैविक संदूषण को कम कर सकते हैं, लेकिन देखभाल रन के बीच अच्छी तरह से इस को दूर करने के लिए लिया जाना चाहिए. ऐसा करने में विफलता निर्वात जवानों के साथ हस्तक्षेप कर सकते हैं जो उच्च तापमान pyrolysis दौरान सिलिका जमा राशियों के संचय में परिणाम होगा. इसके अतिरिक्त, टंगस्टन इलेक्ट्रोड 2% thoriated टंगस्टन के रूप में व्यावसायिक रूप से उपलब्ध हैं और आधा दौर जमीन ग्लास फिटिंग में annealed किया जाना चाहिए. एक ओवन में कांच से सज्जित टंगस्टन इलेक्ट्रोड pyrolyze मत करो. टंगस्टन और कांच के थर्मल विस्तार के गुणांक अलग और Heati हैं100 डिग्री सेल्सियस से ऊपर एनजी कांच annealed इलेक्ट्रोड के आसपास सील को कमजोर और व्यवस्था करने के लिए लीक से मिलवा सकता है. इसके अलावा, ultrapure पानी एक prepyrolyzed गिलास पिपेट का उपयोग, प्रयुक्त पोर्ट पर किसी भी तेल के साथ संपर्क से बचने के लिए ध्यान का उपयोग कर, या pipetting द्वारा, गिरने से 3 एल प्रतिक्रिया कुप्पी में पेश किया जा सकता है. अगर वांछित प्रतिक्रिया कुप्पी में जलीय चरण, बफर किया जा सकता है. उदाहरण के लिए, मिलर और उनके सहयोगियों ने 9 एक एनएच 3 / एनएच 4 सीएल बफर के साथ पीएच ~ 8.7 का हल बफर. ऐसा करने के लिए जलीय चरण पूर्व प्रतिक्रिया कुप्पी में शुरू करने के लिए एनएच 4 सीएल में 0.05 एम बना है. 99.5% शुद्धता, या अधिक से अधिक की एनएच 4 सीएल, इस्तेमाल किया जाना चाहिए. एनएच 3 के शेष तो एक गैस के रूप में प्रतिक्रिया कुप्पी में जोड़ा जाता है.

3 एल प्रतिक्रिया कुप्पी में गैस शुरूआत के लिए तैयार करने में, फ्लास्क एक प्रयोगशाला जैक के ऊपर सेट और धीरे जब तक कुप्पी विधानसभा जुटाने, एक काग अंगूठी पर कुप्पी रखकर कई गुना पर सुरक्षित किया जा सकता है एकसुखद कनेक्शन हासिल की है. लीक के लिए जाँच करते हैं, यह लीक की संभावना सूत्रों गरीब प्रतिक्रिया कुप्पी टंगस्टन इलेक्ट्रोड देते हैं जो आधे दौर जमीन गिलास जोड़ों का जंक्शनों पर जवानों, और गर्दन के लिए संलग्न अनुकूलक का पानी निकलने की टोंटी भी शामिल है कि ध्यान देने योग्य है 3 एल प्रतिक्रिया कुप्पी. इन स्रोतों से लीक का पता चला रहे हैं, तो ध्यान से, कई गुना से 3 एल प्रतिक्रिया कुप्पी को दूर साफ प्रयोगशाला ऊतक के साथ इन क्षेत्रों पोंछ, वैक्यूम तेल की एक ताजा कोटिंग पुन: लागू करने और लीक के लिए खोज करने के लिए कई गुना तक कुप्पी पुनः अनुलग्न. कोई लीक पाए जाते हैं, तो प्रतिक्रिया कुप्पी में गैसों को पेश करने के लिए आगे बढ़ें.

तंत्र में गैसों को शुरू करते हुए गैस सिलेंडरों सुरक्षित रूप से एक का समर्थन करने के लिए बांधा जाना चाहिए. केयर धीरे धीरे गैसों को पेश करने के लिए लिया जाना चाहिए. पर-दबाव के बने पदार्थ और संलग्न फिटिंग से बचने के लिए दबाव नापने का यंत्र की निगरानी करते हुए गैस सिलेंडरों पर वाल्व धीरे धीरे और सावधानी से खोला जाना चाहिए. यह था नोट करना महत्वपूर्ण हैटी जबकि एनएच 3 एनएच 4 + (~ 9.2) का एक अनिवार्य रूप से कई गुना में पेश किया एनएच 3 गैस के सभी जलीय चरण में भंग होगा पीके नीचे पानी में appreciably घुलनशील है क्योंकि प्रतिपादन, प्रतिक्रिया कुप्पी में एनएच 3 जोड़ने परिवेश के तापमान पर पानी की वाष्प दबाव के रूप में कुप्पी और कई गुना में अंतिम दबाव. इस दबाव उपलब्ध हो जाता है एक बार, एक हस्तांतरण पूरा हो गया है मान सकते हैं. निम्नलिखित ठीक अपनी वांछित दबाव पर प्रतिक्रिया कुप्पी में गैसों परिचय के क्रम में निष्पादित किया जाना चाहिए कि गणना के उदाहरण हैं:

गैसीय एनएच 3 की शुरूआत

कारण एनएच 3 की घुलनशीलता को अनिवार्य रूप से यह सब प्रतिक्रिया कुप्पी को कई गुना से स्थानांतरण होगा और जब तक कई गुना में एनएच 3 प्रतिक्रिया में पानी की वाष्प दबाव की तुलना में अधिक दबाव में है के रूप में जलीय चरण में भंगफ्लास्क. इसलिए, परिवेश के तापमान नोट किया जाना चाहिए और उस तापमान पर पानी की वाष्प दबाव पिछले कई गुना में एनएच 3 को शुरू करने के लिए संदर्भित किया जाना चाहिए. प्रतिक्रिया कुप्पी में पेश होने के लिए एनएच 3 के लक्ष्य के दबाव दर्ज परिवेश के तापमान पर, 3 एल प्रतिक्रिया कुप्पी में एनएच 3 के लक्ष्य का दबाव, प्लस प्रतिक्रिया कुप्पी में पानी की वाष्प दबाव के बराबर होना चाहिए. उदाहरण के लिए, 25 डिग्री सेल्सियस, पानी के वाष्प दबाव लगभग 24 mmHg है. इस प्रकार, प्रतिक्रिया कुप्पी में एनएच 3 की 200 mmHg परिचय के क्रम में, भार पिछले कई गुना से और प्रतिक्रिया कुप्पी में एनएच 3 स्थानांतरित करने के लिए कई गुना में एनएच 3 की लगभग 225 mmHg. यह प्रतिक्रिया कुप्पी में पेश किया जा रहा एनएच 3 के लगभग 200 mmHg में परिणाम होगा.

सीएच 4 का परिचय

एनएच 3 अलावा और वीं में उसके विघटन के बादई जलीय चरण, प्रतिक्रिया कुप्पी की headspace में दबाव 25 डिग्री सेल्सियस, लगभग 24 mmHg में पानी की वाष्प दबाव के बराबर होगा. यह मान सीएच 4 की 200 mmHg प्रतिक्रिया कुप्पी में पेश किया जाएगा कि इस तरह के कई गुना में पेश करने के लिए कितना सीएच 4 के लिए एक गणना बाहर ले जाने के लिए, 4 चित्र में दिखाया उदाहरण कई गुना के साथ संयोजन के रूप में इस्तेमाल किया जाएगा:

प्रतिक्रिया कुप्पी सहित पूरे सिस्टम भर में वांछित पी 1 = कुल दबाव
प्रतिक्रिया कुप्पी सहित पूरे सिस्टम के वी 1 = कुल मात्रा

पी प्रतिक्रिया कुप्पी में पूर्व परिचय करने के लिए कई गुना मात्रा को भरने की जरूरत सीएच 4 के 2 = दबाव
गैस परिचय के लिए इस्तेमाल कई गुना की वी 2 = मात्रा

पहले से ही प्रतिक्रिया कुप्पी की headspace में पी 3 = दबाव
प्रतिक्रिया कुप्पी के वी 3 = मात्रा

<पी वर्ग = "jove_content"> सीएच 2 एच ओ के 4 + 24 mmHg = 224 mmHg के पी 1 = 200 mmHg
वी 1 = 3000 मिलीलीटर + 100 मिलीलीटर + 300 मिलीलीटर + 40 मिलीलीटर + 20 मिलीलीटर + 3,000 मिलीग्राम + 40 मिलीलीटर + 500 मिलीलीटर = 7000 मिलीलीटर

सीएच 4 के पी = 2 दबाव गणना की जा रही
वी 2 = 100 मिलीलीटर + 300 मिलीलीटर + 40 + 20 + 3.000 मिलीग्राम + 40 मिलीलीटर + 500 मिलीलीटर = 4000 मिलीलीटर

एच 2 ओ पी 3 = 24 mmHg
वी 3 = 3000 मिलीलीटर

एन 2 का परिचय

सीएच 4 की शुरूआत के बाद, प्रतिक्रिया कुप्पी की headspace 224 mmHg के कुल के लिए सीएच 4 की 200 mmHg और एच 2 ओ के 24 mmHg के कब्जे में है. यह मान टी गणना करने के लिए, 4 चित्र में दिखाया उदाहरण कई गुना के आयामों के साथ साथ प्रयोग किया जाएगावह एन एन 2 की 100 mmHg प्रतिक्रिया कुप्पी में पेश किया जाएगा कि इस तरह के कई गुना में पेश किए जाने की आवश्यकता है कि 2 दबाव:

प्रतिक्रिया कुप्पी सहित पूरे सिस्टम भर में वांछित पी 1 = कुल दबाव
प्रतिक्रिया कुप्पी सहित पूरे सिस्टम के वी 1 = कुल मात्रा

2 एन के पी = 2 दबाव प्रतिक्रिया कुप्पी में पूर्व परिचय करने के लिए कई गुना मात्रा को भरने की जरूरत
गैस परिचय के लिए इस्तेमाल कई गुना की वी 2 = मात्रा

पहले से ही प्रतिक्रिया कुप्पी की headspace में पी 3 = दबाव
प्रतिक्रिया कुप्पी के वी 3 = मात्रा

एच 2 एन 2 = 324 mmHg के सीएच 4 + 100 mmHg के O + 200 mmHg के पी 1 = 24 mmHg
वी 1 = 3000 मिलीलीटर + 100 मिलीलीटर> + 300 मिलीलीटर + 40 मिलीलीटर + 20 मिलीलीटर + 3,000 मिलीग्राम + 40 मिलीलीटर + 500 मिलीलीटर = 7000 मिलीलीटर

2 का 2 = दबाव गणना की जा रही
वी 2 = 100 मिलीलीटर + 300 मिलीलीटर + 40 मिलीलीटर + 20 मिलीलीटर + 3,000 मिलीग्राम + 40 मिलीलीटर + 500 मिलीलीटर = 4000 मिलीलीटर

एच 2 ओ के सीएच 4 + 24 mmHg = 224 mmHg के पी 3 = 200 mmHg
वी 3 = 3000 मिलीलीटर

चित्रा 4
चित्रा 4. गैस के प्रवाह को नियंत्रित करने stopcocks एस 1 और एस 2 के रूप में चिह्नित कर रहे हैं, जबकि वी 8 -. गैस के प्रवाह को नियंत्रित 3 एल प्रतिक्रिया कुप्पी वाल्व में गैसों को पेश करने के लिए इस्तेमाल कई गुना / वैक्यूम सिस्टम वी 1 के रूप में चिह्नित कर रहे हैं. वाल्व 1, 2, और 6, और पानी निकलने की टोंटी 1 explicitl में भेजा जाता है, जबकि यह है कि ध्यान देने योग्य हैY प्रोटोकॉल में, अन्य वाल्व और यहाँ दिखाए गए कई गुना में पानी निकलने की टोंटी कई गुना करने के लिए या से मात्रा (यानी बोतल पकड़) को जोड़ने या हटाने के लिए उपयोगी होते हैं. अपेक्षाकृत उच्च दबाव (लगभग 500 mmHg या अधिक) में कई गुना में गैसों को शुरू करते हैं, उदाहरण के लिए, यह प्रयोगकर्ता कई गुना की सुलभ मात्रा बढ़ाने के लिए और जोखिम को कम करने में मदद करने के लिए कई गुना से जुड़ी सभी शुद्ध बोतल का उपयोग करता है की सलाह दी है का कई गुना अधिक-दबाव डाल.

प्रयोग की शुरुआत के बाद सिस्टम प्रयोग ठीक से चल रहा है यह सुनिश्चित करने के लिए नियमित रूप से पर जाँच की जानी चाहिए. जाँच करने के लिए चीजें शामिल हैं: 1) चिंगारी जनरेटर एक चिंगारी का उत्पादन होता है, और 2) चिंगारी एक सतत रूप में टंगस्टन इलेक्ट्रोड भर में उत्पन्न किया जा रहा है. ऊपर शर्तों को पूरा नहीं कर रहे हैं, अपनी बिजली की आपूर्ति से टेस्ला का तार काट और बैकअप टेस्ला कुंडल के साथ बदलें. इस बीच, खराब टेस्ला तार को मरम्मत किया जा सकता है.अक्सर बार, चिंगारी जनरेटर आवास के अंदर संपर्क प्लेटें बढ़ाया उपयोग से जीर्णशीर्ण हो सकता है और पॉलिश, या प्रतिस्थापित किया जाना चाहिए.

प्रयोग के पूरा होने पर, सिर अंतरिक्ष में गैसों श्वसन प्रणाली के लिए परेशान किया जा सकता है. जैसे हाइड्रोजन साइनाइड 4 के रूप में हानिकारक गैसों, प्रयोग से उत्पादन किया जा सकता है. प्रयोगकर्ता के विश्लेषण के लिए गैस के नमूने एकत्र नहीं है, तो तंत्र पूर्व तरल नमूने इकट्ठा करने के लिए, धूआं हुड में बनी हुई है, जबकि यह प्रयोग के पूरा होने के बाद लगभग एक घंटे के लिए वाष्पशील खाली करने के लिए एक पानी खींचने की मशीन के लिए तंत्र कनेक्ट करने के लिए सहायक हो सकता है . सुरक्षा कारणों से, यह तंत्र पूरी तरह से परिचालन धूआं हुड में दिए है कि सलाह दी है. नमूना संग्रह एक सकारात्मक दबाव HEPA फ़िल्टर किए प्रवाह बेंच में एक संचालन धूआं हुड और नमूना से निपटने में किया जाना चाहिए की सिफारिश की है.

चिंगारी निर्वहन पूर्व द्वारा गठित उत्पादों के कई प्रकार के अलावाperiments, अमीनो एसिड महत्व के हैं. एमिनो एसिड Strecker संश्लेषण 17 के माध्यम से आसानी से संश्लेषित कर रहे हैं. एमिनो एसिड की Strecker संश्लेषण जलीय चरण में भंग होने पर, गुजरना कि α-aminonitriles फार्म को अमोनिया के साथ प्रतिक्रिया हो सकती है जो प्रतिक्रिया तंत्र, में पेश गैसों पर बिजली के निर्वहन की कार्रवाई से उत्पन्न aldehydes या कीटोन और HCN की प्रतिक्रिया शामिल अमीनो एसिड उपज के लिए हाइड्रोलिसिस. यह निश्चित रूप से, है, लेकिन एक संश्लेषण की व्यवस्था है, और दूसरों को भी इस तरह के सीधे अमीनो एसिड देने के लिए β-alanine व्यापारियों को देने के लिए acrylonitrile, या उच्च आणविक भार tholin सामग्री की तरह सीधा हाइड्रोलिसिस सहित व्यापारियों के प्रत्यक्ष amination के रूप में, ऑपरेटिव हो सकता है , द्वारा पारित Strecker तंत्र.

जैसा कि पहले उल्लेख सावधानियों स्पष्ट रूप से पालन नहीं कर रहे हैं मिलर-Urey प्रयोगों द्वारा उत्पादित नमूने के अमीनो एसिड संदूषण हो सकता है. नमूना विश्लेषण के दौरान, यह searc के लिए महत्वपूर्ण हैनमूना हैंडलिंग या नमूना भंडारण से उत्पन्न हो सकता है कि स्थलीय संदूषण के संकेत के लिए घंटे. नियंत्रण रेखा के एफडी तकनीक के साथ संयोजन के रूप में OPA / एनएसी 16 का उपयोग डी और chiral केन्द्रों के साथ अमीनो एसिड के एल enantiomers और उनके संबंधित, व्यक्तिगत quantitation के chromatographic जुदाई के लिए अनुमति देता है. प्रयोग से संश्लेषित chiral अमीनो एसिड racemic होना चाहिए. Chiral केन्द्रों के साथ अमीनो एसिड के संश्लेषण के दौरान स्वीकार्य प्रयोगात्मक त्रुटि आम तौर पर लगभग 10% माना जाता है. इसलिए अधिक से अधिक 10% द्वारा एक enantiomer में संवर्धन का सूचक chiral अमीनो एसिड डी / एल अनुपात नमूना दूषित कर दिया गया है तो यह निर्धारित करने के लिए जो एक अच्छा मीट्रिक है.

यहाँ प्रस्तुत तरीकों एक मिलर-Urey प्रकार चिंगारी निर्वहन प्रयोग आचरण करने के लिए कैसे हिदायत इरादा कर रहे हैं, लेकिन, सीमाओं पर ध्यान दिया जाना चाहिए कि यहाँ वर्णित तकनीक के लिए कर रहे हैं. सबसे पहले, एक 3 एल प्रतिक्रिया कुप्पी हीटिंग (चित्रा 1 बी), चिंगारी dampening, और रसायन विज्ञान प्रयोग के भीतर जगह ले जाने की बहुत ड्राइव कि कट्टरपंथी प्रजातियों की पीढ़ी को कम करने, इलेक्ट्रोड के सुझावों पर जल वाष्प के संघनन में परिणाम होगा. इसके अलावा, तंत्र गर्म करने के लिए एक हीटिंग विरासत का उपयोग जैसे अमीनो एसिड के रूप में कार्बनिक यौगिकों, synthesize करने के लिए आवश्यक नहीं है. यह वह एक अधिक जटिल, कस्टम निर्मित, दोहरी कुप्पी तंत्र (चित्रा 1 ए) 5 का इस्तेमाल किया और उस में पानी था जो तंत्र के नीचे, (चित्रा 1 ए) में छोटे कुप्पी गरम जहां मिलर की मूल प्रयोग से अलग है. तंत्र हीटिंग शुरू सामग्री के संचलन के साथ मदद की और एक प्रारंभिक पृथ्वी प्रणाली में वाष्पीकरण की नकल करने के उद्देश्य से. दूसरा, यहाँ विस्तृत प्रोटोकॉल वह लगातार हाथी छुट्टी दे दी रूप मिलर द्वारा किए गए प्रयोगों की तुलना में प्रभावी रूप से एक प्रयोग पूरा करने के लिए लेता है समय की राशि डबल्स जो Tesla कुंडल,,, का उपयोग करते समय / बंद चक्र पर एक 1 घंटे की सिफारिश कीप्रणाली 4 में ctricity. चिंगारी जनरेटर लंबे समय तक इस्तेमाल के लिए इरादा नहीं है के रूप में तीसरा, वे लंबे समय तक इस्तेमाल के दौरान खराबी होने का खतरा है और प्राथमिक चिंगारी जनरेटर एक प्रयोग के दौरान विफल रहता है, नियमित रूप से बनाए रखा है और कभी कभी एक बैक अप इकाई द्वारा प्रतिस्थापित किया जाना चाहिए. पिछले है, यहाँ वर्णित प्रोटोकॉल उपयुक्त जवानों बनाने के लिए उच्च वैक्यूम तेल की आवश्यकता होती है जो कांच stopcocks, का इस्तेमाल शामिल है. अगर वांछित, polytetrafluoroethylene (PTFE) stopcocks वैक्यूम तेल से बचने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है. हालांकि, एक चिंगारी रिसाव डिटेक्टर के साथ संभावित लीक के लिए इन stopcocks की जांच इस PTFE की अखंडता के साथ समझौता और इन stopcocks द्वारा किए जा रहे गरीब जवानों को जन्म दे सकता है के रूप में चिंगारी को PTFE overexpose नहीं करने के लिए सतर्क हो अगर.

मौजूदा तकनीक के संबंध में यहां बताया पद्धति का महत्व, अपनी सादगी के भीतर है. यह भी CLE को काफी कम नाजुक और आसान है जो एक व्यावसायिक रूप से उपलब्ध 3 एल कुप्पी, का उपयोग करता हैमिलर 5 द्वारा इस्तेमाल किया मूल डिजाइन से प्रयोगों के बीच एक. तंत्र कम बोझिल है, क्योंकि यह एक धूआं हुड के अंदर एक प्रयोग बाहर ले जाने के लिए काफी छोटा है.

यहाँ उल्लिखित तकनीक में महारत हासिल हो जाने के बाद, यह आदिम स्थलीय वातावरण के कई प्रकार अनुकरण करने के तरीके की एक किस्म में संशोधित किया जा सकता है. उदाहरण के लिए, अधिक ऑक्सीकरण गैस के मिश्रण 14,18,19 इस्तेमाल किया जा सकता है. इसके अलावा, तंत्र के संशोधनों का उपयोग, ऊर्जा स्रोत, उदाहरण के लिए, एक मूक मुक्ति 4, पराबैंगनी प्रकाश 20 का उपयोग करते हुए ज्वालामुखी सिस्टम 4,12,21 अनुकरण, पृथ्वी की पपड़ी 22 से रेडियोधर्मिता की नकल, और द्वारा उत्पादित ऊर्जा की नकल उतार द्वारा बदला जा सकता है meteoritic प्रभावों 23, और भी ब्रह्मांडीय विकिरण 18,19 से आश्चर्य.

क्लासिक मिलर-Urey प्रयोग अमीनो एसिड, जैविक प्रोटीन की महत्वपूर्ण इमारत ब्लॉकों, Syn जा सकता है कि प्रदर्शननकली prebiotic स्थलीय परिस्थितियों में सरल शुरू सामग्री का उपयोग thesized. बिजली के निर्वहन से गैसीय अणुओं की उत्तेजना ऐसी स्थिति में अमीनो एसिड सहित कार्बनिक यौगिकों, का उत्पादन होता है. अमीनो एसिड समकालीन जीव विज्ञान के लिए महत्वपूर्ण हैं, मिलर-Urey प्रयोग केवल उनके अजैव संश्लेषण के लिए एक संभव तंत्र प्रदान करता है, और रहने वाले जीवों को जन्म दे कि प्रक्रियाओं की संभावना के गठन की तुलना में अधिक जटिल थे, के रूप में जीवन की उत्पत्ति की व्याख्या नहीं करता सरल कार्बनिक अणुओं.

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Disclosures

लेखक कोई प्रतिस्पर्धा वित्तीय हितों की घोषणा.

Acknowledgments

इस काम के लिए संयुक्त रूप से रासायनिक विकास, चे-1004570, और Astrobiology के लिए गोडार्ड केंद्र के लिए NSF केंद्र के तहत, NSF और नासा Astrobiology प्रोग्राम द्वारा समर्थित किया गया. ईटीएफ नासा ग्रहों जीवविज्ञान इंटर्नशिप प्रोग्राम द्वारा प्रदत्त अतिरिक्त धन स्वीकार करना चाहते हैं. लेखकों को भी प्रारंभिक प्रयोगशाला सुविधाओं की स्थापना में अमूल्य मदद के लिए डॉ. Asiri Galhena अदा करना चाहता हूँ.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Glass Plugs for Manifold Chemglass CG-983-01
High Vacuum Grease Apiezon N/A Type M/N
Silicon High Vacuum Grease Dow Corning 1597418
Teflon PFA Tubing McMaster-Carr 51805K54
Ultra-Torr Vacuum Fittings Swagelok SS-4-UT-6
Dry Scroll Vacuum Pump Edwards A72401905
U-Tube Manometer Alta-Robbins 100SS
Tungsten Electrodes Diamond Ground Products TH2-1/16 2% thoriated
Methanol Alfa Aesar N/A Ultrapure HPLC Grade
Teflon-Coated Magnetic Stir Bar McMaster-Carr 5678K127
Gaseous NH3 Airgas AMAHLB 99.99% purity
Gaseous CH4 Airgas ME UHP300 99.99% purity
Gaseous N2 Airgas NI UHP300 99.999% purity
Tesla Coil Electro-Technic Products 15001 Model BD-50E
24 hr Plug-in Basic Timer General Electric Company 15119
Cleaning Detergent Alconox 1104
Toluene Thermo Fisher Scientific N/A Optima Grade
Luna Phenyl-Hexyl HPLC Column Phenomenex 00G-4257-E0 Brand: Luna
Formic Acid Sigma-Alrich F0507 Used to make 50 mM ammonium formate

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References

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रसायन विज्ञान अंक 83 भूविज्ञान (सामान्य) Exobiology मिलर-Urey Prebiotic रसायन विज्ञान अमीनो एसिड चिंगारी मुक्ति
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Parker, E. T., Cleaves, J. H.,… More

Parker, E. T., Cleaves, J. H., Burton, A. S., Glavin, D. P., Dworkin, J. P., Zhou, M., Bada, J. L., Fernández, F. M. Conducting Miller-Urey Experiments. J. Vis. Exp. (83), e51039, doi:10.3791/51039 (2014).

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