Yöntem makalesi

Miller-Urey deneylerini

DOI:

10.3791/51039

⸱

21 Ocak 2014

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
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

Bu makalede

Özet

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Miller-Urey deneyinin, yaşamın kökeni mümkün alaka ile organik bileşiklerin abiyotik sentezi konusunda öncü bir çalışma oldu. Basit gazlar, bir cam aygıt içine verilmekte ve ilkel dünyanın atmosferi-okyanus sisteminde yıldırım etkilerini taklit eden, bir elektrik deşarjı tabi tutuldu. Deney ondan toplanan numuneler yaşam kimyasal yapı taşları için analiz edildi, daha sonra, bir hafta boyunca gerçekleştirilmiştir.

Özet

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1953 yılında Stanley Miller, ilkel dünya atmosfer-okyanus sistemini simüle etmek için yapılmış bir aparat kullanılarak, basit gaz başlangıç ​​malzemelerinden biyomoleküllerin üretimi bildirdi. Su aynı anda iken Miller, daha sonra bir hafta için bir elektrik deşarjı, geri akış altında, bu karışım tabi aygıt içine 200 ml su, 2 H, 100 mmHg, CH 4 200 mmHg ve NH 3 200 mmHg tanıtılan ısıtıldı. Bu yazının amacı, basitleştirilmiş 3 L reaksiyon şişesi kullanarak, Miller-Urey tip kıvılcım deşarj deney yapmak için kullanılan genel bir deneysel protokol ile okuyucuya sunmaktır. Deney bir yüksek gerilim elektrik deşarjı yanıcı gazlar açığa içerdiğinden, patlama riskini azaltmak önemli adımlar vurgulayarak değer. Bu çalışmada tarif edilen genel prosedürler elektrik deşarj deney geniş bir yelpazede tasarım ve yapmak için ekstrapole edilebilirilkel gezegen ortamlar simüle var.

Giriş

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Yeryüzünde yaşamın kökeni doğası en anlaşılmaz bilimsel sorulardan biri olmaya devam etmektedir. 1920'lerde Rus biyolog Alexander Oparin ve İngiliz evrimci biyolog ve genetikçi John Haldane kimyasal evrimi kolaylaştırmış olabilir organik bileşikleri içeren ilkel karasal okyanusları anlatan, bir "ilkel çorba" 1,2 kavramını önerdi. Kimyagerler Dünya'nın erken dönemlerinde basit başlangıç ​​maddelerinden sentezlenmiş olabileceğini nasıl organik moleküller anlamaya yönelik kasıtlı laboratuvar çalışmaları yürütmek başladı Ancak, 1950'lere kadar değildi. Bu amaçla ilk raporlar biri 1951 3 sulu CO2 çözeltilerin radyasyondan sonra formik asit sentezi oldu.

1952 yılında, Chicago Üniversitesi'nde daha sonra bir yüksek lisans öğrencisi Stanley Miller, olasılığını değerlendirmek için bir deney yapmayı Harold Urey yaklaştı organik bileşikleryaşamın kökeni için önemli erken Dünya'da abiologically oluşmuş olabilir. Deney ilkel dünyayı taklit etmek için tasarlanmış özel inşa cam aparatı (Şekil 1A) kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Miller deneyi erken okyanuslar temsil eden, bir sıvı su deposu mevcudiyetinde, erken atmosfer temsil eden bir gaz karışımı bir elektrik deşarj hareketiyle yıldırım taklit. Cihaz, aynı zamanda, sırasıyla, bir ısıtma mantosu kullanımı ve bir kondansatör ile buharlaştırma ve çökeltme simüle edilmiştir. Miller kullanılan cihaz hakkında belirli ayrıntıları başka bir yerde 4 bulunabilir. Kıvılcım bir hafta sonra, şişeye içerikleri de gözle görülür bir şekilde dönüştürülmüştür. Su, bulanık, kırmızımsı bir renk 5 ve elektrotlar 4 üzerinde biriken Sarı-kahverengi bir malzeme döndü. Bu çığır açan çalışma taklit ilkel Dünya koşullarda biyomoleküllerin ilk kasıtlı, verimli sentezi olarak kabul edilir.

Kimyasal reaktör diyagramı; tungsten elektrotlar, 5L ve 3L şişeler, kondenser, ekipman kurulumu.
Şekil 1. Bu yazıda tartışılan aparatlar iki tip arasında karşılaştırma. Orijinal Miller-Urey deneyinin (A) ve buradan (B) ana hatlarıyla protokolünde kullanılan basitleştirilmiş aygıtı için kullanılan klasik bir cihaz. resmi büyütmek için buraya tıklayın .

Miller klasik deneyde, kıvılcım deşarj deney sayısız varyasyonları, diğer gaz karışımları kullanarak, örneğin, olası erken Toprak çeşitli koşullar altında yaşam için önemli organik bileşiklerin üretilmesi inandırıcılığını keşfetmek için yapılmıştır sonuçlarının 1953 yayımlanmasından sonra. Örneğin, 4 CH 2 O / NH, bu 6 tespit edilmemiştir, ancak 2 S gaz karışımı, kodlanmış kükürt içeren α-amino asitleri üretmek yeteneği için test edilmiştir 3 / H. Bir elektrik deşarj tabi bir CH 4 / NH3 karışımının gaz kromatografisi-kütle spektrometrisi (GC-MS) analizi, 7 amino asit öncüleri olan α-amino nitril, sentezini göstermektedir. 1972 yılında ilk oro 8 (Şekil 1 B) tarafından sunulan daha basit bir cihaz kullanılarak, Miller ve arkadaşları, bugüne kadar Murchison göktaşı tespit edilmiş olan kodlanmış α-amino asit 9 ve protein olmayan amino asitler 10 tüm sentezini göstermiştir bir elektrik deşarj CH 4, n'nin 2, 3, NH, küçük miktarlarda tabi tutulmasıyla. Daha sonra, bu aynı basitleştirilmiş bir deney tasarımı kullanılarak, 2 H, O içeren gaz karışımları, N 2 ve 4 CH, CO 2 ya da CO Stu yol açtı edildiatmosferik karbon türlerinin 11 oksidasyon durumunun bir fonksiyonu olarak, hidrojen siyanür, formaldehit, ve amino asitlerin verimini dy.

Yılda alternatif deneysel tasarımların araştırmaya ek olarak, önemli bir analitik gelişmeler son zamanlarda Miller tarafından arşivlenen elektrik deşarj Deney örneklerinin daha sondalama soruşturma destekli Miller klasik deneyde, beri meydana gelmiş, teknikleri kolaylaştırdı olurdu daha Miller erişimi vardı 1950'lerde. Miller volkanik ilk 1.955 4 bildirilen deney 12, ve bir 1958 H 2 S-ihtiva-eden deney 13 çok hangi de dahil olmak üzere, klasik bir deney daha çok sayıda amino asitler ve aminlerin daha geniş bir ve daha fazla zengindi, oluşmuş olduğu gösterildi Daha önce kıvılcım deşarj deneylerinde tespit olmasaydı.

Bu yazıda tarif edilen deney kullanılarak yapılabilirgaz karışımları çeşitli. Tipik olarak, en azından, örneğin deneyleri, C-taşıyıcı gaz, bir N-içeren gazlar, ve su içerir. Bazı planlama ile, gazların hemen hemen herhangi bir karışımı ancak, sistemin bazı kimyasal yönlerini dikkate almak önemlidir, keşfedilmeyi olabilir. Örneğin, sulu fazın pH'ı, orada 14 oluşur kimyası üzerinde önemli bir etkiye sahip olabilir.

Burada açıklanan yöntem Miller 1972 yayınlarında 9,10 tarif edildiği gibi, basitleştirilmiş bir 3 L tepkime kabı kullanılarak Miller-Urey deneyi benzer kıvılcım deşarj deneyler nasıl araştırmacılar talimat için özel olmuştur. Bu deneyde, yanıcı gazlar üzerine etki eden bir yüksek gerilim elektrik ark içerdiğinden, bu, örneğin metan veya karbon monoksit gibi düşük karbon taşıyan gazların yanması sırasında oluşabilir patlama riskini ortadan kaldırmak için, reaksiyon şişesinden O 2 çıkarmak için çok önemlidir veya reaksiyon ooksijen ile f H 2.

Burada tartışılan deney yapmaya hazırlanırken akılda tutulmalıdır ek ayrıntılar vardır. Cam vakum hatları ve basınçlı gazlar ile çalışan her Birincisi, orada bölünmesi hem doğasında tehlike var ve aşırı baskı. Nedenle, gözlük her zaman giyilmelidir. İkincisi, deney genellikle atmosfer basıncından daha düşük gerçekleştirilir. Bu manifoldu ve reaksiyon balon baskı aşırı riskini en aza indirir. Züccaciye ancak, 1 atm basınç yukarıda tavsiye edilmez, atmosfer basıncında ya da üstünde puan olabilir. Suda çözünmeyen H 2 (örneğin, 4 CH ve NH 3 gibi) azaltılmış gazlar serbest olduğu basınçlar, bu deneylerde artabilir. Aşırı baskı atmosferik O 2 mümkün bir patlamayla sonuçlanabilecek, yanma neden yapma, reaksiyon şişesi girmesine izin verebilirsiniz mühür sızıntı yol açabilir. Üçüncü olarak,bu deney varyasyonları yapmak için bu protokolün değişiklik güvensiz koşulları oluşturulan değildir sağlamak için dikkatli bir planlama gerektirir akılda olmalıdır. Dördüncü, son derece muhtemel deneyci dikkatle birkaç kez önceden o potansiyel tuzaklar ile tanıdık ve gerekli tüm donanım mevcuttur ve yerinde olduğundan emin olmak için, bu deney denemeden tüm protokol okumanızı tavsiye edilir. Son olarak, yanıcı gazlar içeren deneyleri yürütmek deneycinin ev sahibi kurumun Çevre Sağlığı ve Güvenliği bölüm kurallarına uyulmasını. Herhangi deneyler başlamadan önce bu önerileri dikkate alınız. Burada protokolde ayrıntılı tüm adımlar yazarların konak kurumsal Çevre Sağlığı ve Güvenliği kurallarına uygundur.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Protokol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1.. Bir Manifold / Vakum Sistemi Kurma

  1. Tepkime bir şişeye gaz katılması için bir cam manifoldu kullanın. Bu manifold satın alınan ya da yapılmış bir cam üfleme düzeni tarafından ancak bir vakum sistemi, gaz silindirleri, bir vakum göstergesi, ve reaksiyon kabına bağlanabilir vakum sızdırmaz bağlantı noktası içermelidir edilebilir.
    1. Manifoldu üzerine vanaları ile buzlu cam eklem ve cam fişleri kullanın. Fişler tüm O-halkaları gerekli mühürler yapma yeteneğine sahip olduğundan emin olun. Cam eklem kullanılarak, gerekirse, vakum gres yeterli bir miktarı, bir yalıtım yapmak için uygulanabilir. Silikon vakum gres potansiyel organik kirlenmesini önlemek için kullanılabilir.
    2. Manifoldu cam stopcocks kullanın. Bir mühür yapmak için gerekli vakum gres az miktarda uygulayın.
    3. Manifoldu hacmini ölçün. Bu hacim, 3 L reaksiyon şişesine nihai gaz basınçları ile ilgili hesaplamalar için kullanılacak ve mümkün olduğunca kesin bilinmelidir.
    4. Manifoldu aynı anda tüm gaz silindirleri karşılamak için yeterli bağlantıları vardır sürece, manifolduna bir seferde bir silindiri bağlanır. Bu bağlamda, çeşitli çevre atmosferden izole edilmesi sağlayan bir musluk içerir.
    5. Uygun, temiz, atıl ve kimyasal kullanımı ve manifolduna gaz tüpleri bağlamak dayanıklı boru ve ultratorr vakum parçaları sızdırıyor. Ultratorr parçaları, kullanılan yerlerde, parmak sıkılır edilmelidir.
    6. Manifold, <1 mm Hg bir vakum kurma yeteneğine sahip bir vakum pompası bağlanır. Vakum pompası egzoz çeker ocak içinde yer alan, veya uygun başka bir şekilde tahliye edilmesi gerekir.
      1. Vakum hızlı ulaşılmasını sağlamak için ve bu pompanın korumak için, manifold ve vakum pompası arasında bir tuzak yerleştirin. Bu pompa girmesini örneğin NH3, CO2 ve H2O gibi uçucu önleyecek, bir sıvı azot parmak tuzağı önerilir. Bakım wa üzerine, tuzak uçucu olarak, alınmalıdırrming, manifoldu basınç ve cam kopmalara neden olabilir.
    7. Manifoldu, bir manometre veya 1 mmHg veya daha iyi çözünürlük yeteneğine sahip diğer vakum göstergesi bağlayın. Çeşitli cihazlar kullanılabilir olsa da cıva oldukça reaktif olmayan olduğu gibi, bir cıva manometre veya MacLeod göstergesi, tercih edilir.
    8. Tedbir ve uygun bir termometre kullanarak ortam sıcaklığını kaydedin.

2. Reaksiyon şişesi hazırlanması

  1. Organik kirleri çıkarmak için, kullanımdan önce hava içinde en az 3 saat boyunca 500 ° C 'de, tüm cam ısıtın.
    1. Yavaşça temiz laboratuar mendil ve metanol ile yıkanır ve havada kurutma ile tungsten elektrotları temizleyin.
  2. 3 L'lik tepkime şişesi içine, aşırı saf su (M 18.2 cm, <5 ppb TOC) 200 ml dökün.
    1. Eski sırasında hızlı çözünen gazların çözünmesi ve reaktantların karışmasını sağlayacak önceden temizlenir ve steril manyetik karıştırma çubuğu, tanıtılmasıperiment.
  3. Şişenin içindeki yaklaşık olarak 1 sm ile ayrılmış ipuçları ile, vakum yağ çok az bir miktarı ile 3 L reaksiyon şişesine tungsten elektrotları takın. Klipleri ile sabitleyin.
  4. 3 L reaksiyon şişesinin boynuna yerleşik bir supabı ile bir adaptör takın ve klipsi ile sabitleyin.
  5. Adaptörü ile gaz manifolduna 3 L reaksiyon şişesine takın. Bir klibi kullanın ya şişeyi güvenli hale getirmek için kelepçe.
    1. Hafifçe iyi bir vakum sızdırmazlık sağlamak için tüm bağlantıları yağlayın.
  6. Vana 6 ve Musluk 1 (Şekil 4) hariç, manifoldu üzerindeki tüm vanalar ve stopcocks açın ve manifoldu tahliye vakum pompası açın. <1 mmHg sabit vakum okuma, yakın valf 1 doldurmuş ve manifoldu vakum kaçakları kontrol etmek için 15 dakika için ~ oturmak için izin edildikten sonra. Hiçbiri tespit edilirse, 2.8 adıma geçin. Sızıntı tespit edilebilir ve sabit kadar Aksi takdirde çeşitli bağlantıları giderilir.
  7. AReaksiyon kabına bir manyetik karıştırma pply. Açık Vana 1 ve 1 nolu kesme valfı basıncı <1 mmHg kadar 3 L reaksiyon şişesine en tepe boşluğu tahliye (Şekil 4).
  8. (Şekil 4) Vana 1 kapatın ve 3 L reaksiyon balonuna iç basıncını izlemek. Ölçülen basınç suyun buhar basıncına artırmalıdır. Herhangi bir sızıntı mevcut olduğundan emin olmak için, bu aşamada ~ 5 dakika bekleyin. Vana 1 Bu adımda sırasında kapalı iken basıncı (manometre okumak gibi) artarsa, Stopcock 1 sızıntı ve çeşitli reaksiyon şişesi bağlantıları kontrol edin. Hiçbir sızıntı bulunursa, bir sonraki adıma geçin.

3. Gaz NH 3 tanıtımı

  1. NH3 200 mmHg, reaksiyon şişesi içine olacak şekilde manifolduna tanıtmak için gaz halinde NH3 gerekli basıncı hesaplayın. Bunun nasıl Ayrıntılar Tartışma bölümünde verilmektedir.
  2. Kapat Vanalar1 ve 6, ve 1 nolu kesme valfı manifolduna bir gazın önce (Şekil 4). Diğer vanalar ve musluklar açık bırakın.
  3. Küçük bir basıncı (yaklaşık 10 mmHg) ulaşmış, daha sonra (Şekil 4) Valve 1 açılması ile 1 mm Hg 'lik bir basınç manifoldu tahliye kadar manifolduna NH3 tanıtılması. 3x tekrarlayın.
  4. Adım 3.1 'de belirlenen basınç ulaşmak için manifolduna NH3 tanıtılması.
  5. 3 L'lik tepkime şişesi içine NH 3 200 mmHg tanıtmak için vanayı 1 (Şekil 4). NH3, reaksiyon şişesi içinde suda çözülür ve yavaş yavaş basınç düşer.
  6. Basınç valfli yakın 1 (Şekil 4) bırakarak ve manometre tarafından okunan basıncını kaydetmek durduğunda. Bu değer, şişenin içindeki basınç temsil eder ve daha sonra manifolduna tanıtılacak diğer gazların basınçları için hesaplamak için kullanılacaktır.
  7. 1 mm Hg 'lik bir basınç manifoldu tahliye açık valf 1 (Şekil 4).
  8. (Şekil 4) Vana 2 kapatın ve manifolddan NH 3 gaz tüpünü ayırın.

4. CH 4 Tanıtımı

  1. CH 4 200 mmHg 3 L reaksiyon şişesine sokulur olacak şekilde manifold içine alınmak üzere CH 4'ün gerekli basıncı hesaplayın. Örnek hesaplamalar Tartışma bölümünde gösterilmiştir.
  2. Manifolduna CH 4 gaz silindiri bağlayın.
  3. Vana 6 ve Musluk 1 (Şekil 4) hariç, tüm vanaları ve stopcocks açın ve 1 mmHg
  4. Yakın Vana 1 manifoldu (Şekil 4) tahliye edildikten sonra.
  5. Küçük bir basıncı (yaklaşık 10 mmHg) elde edilene kadar manifolduna CH 4 tanıtılması. Bu, herhangi bir kirletici gazlar fr çizgisini temizlerom olan adımları. <1 mmHg manifoldu tahliye Vana 1 (Şekil 4) açın. 2x daha tekrarlayın.
  6. Adım 4.1 'de hesaplanan basınç ulaşılana kadar manifolduna CH 4 tanıtılması.
  7. 3 L'lik tepkime şişesi içine CH 4 200 mmHg tanıtmak için vanayı 1 (Şekil 4).
  8. Yakın nolu kesme valfı 1 CH 4 amaçlanan basıncı 3 L reaksiyon şişesine (Şekil 4) içine ve manometre ile ölçülen basıncı kayıt edildikten sonra.
  9. <1 mmHg manifoldu tahliye Vana 1 (Şekil 4) açın.
  10. (Şekil 4) Vana 2 kapatın ve manifolddan CH 4 silindir ayırın.

5. Ayrıca Gazların tanıtımı (örneğin, N 2)

  1. Bu noktada, bu ek gazlar tanıtmak için gerekli değildir. Bununla birlikte, istenirse, bu N2 100 mmHg eklemek önerilmektedir. Bu durumda, N-2, 100 mmHg 3 L reaksiyon şişesine sokulur olacak şekilde manifold içine sokulabilir N2 gerekli basıncının hesaplanması. Örnek hesaplamalar Tartışma bölümünde gösterilmiştir.
  2. Manifolduna N2 gaz silindirini bağlayın.
  3. Vana 6 ve Musluk 1 (Şekil 4) hariç, tüm vanaları ve stopcocks açın ve 1 mmHg
  4. Yakın Vana 1 manifoldu (Şekil 4) tahliye edildikten sonra.
  5. Küçük bir basıncı (yaklaşık 10 mmHg) elde edilene kadar manifolduna N2 tanıtılması. <1 mmHg manifoldu tahliye Vana 1 (Şekil 4) açın. 2x daha tekrarlayın.
  6. Adım 5.1 'de hesaplanan basıncına ulaşılana kadar manifolduna N2 tanıtılması.
  7. Tepkime bir şişeye N2 100 mmHg tanıtmak için vanayı 1 (Şekil 4).
  8. Yakın nolu kesme valfı 1 N, 2 amaçlanan basınç reaksiyon şişesi, (Şekil 4) içine ve manometre kullanılarak basınç kayıt edildikten sonra.
  9. <1 mmHg manifoldu tahliye Vana 1 (Şekil 4) açın.
  10. (Şekil 4) Vana 2 kapatın ve manifoldu N 2 silindir ayırın.

6. Deney başlayan

  1. Ortam hava manifoldu girip çevre basıncına kadar manifoldu getirebilir, böylece bir kez tüm gazlar, reaksiyon şişeye getirilmiştir nolu kesme valfı 1 ve Valf 1 (Şekil 4) kapatarak manifoldundan reaksiyon şişesi ayırın.
  2. Dikkatli manifoldundan reaksiyon şişesi kestikten sonra, şişeyi yere de (örneğin boş bir davlumbaz içi) rahatsız olmayacaktır ayarlayın.
  3. Vakum pompası ayırın ve dikkatlice soğuk tuzak çıkarın ve tamamen iç havalandırma izinoperasyonel davlumbaz.
  4. Yüksek frekans kıvılcım jeneratörüne bağlı Tesla bobini sabitleyin.
  5. Iki elektrot arasındaki boşluk boyunca elektrik akımının etkin geçişine imkan vermek için bir elektrik zemine karşı tungsten elektrot bağlayın.
  6. Üreticiden temin belgeler ayrıntılı olarak, yaklaşık 30.000 V kıvılcım jeneratör çıkış voltajını ayarlayın.
  7. Önce kıvılcım başlatmak için, cihaz ve deneyci arasında bir güvenlik kalkanı olarak hizmet etmek, davlumbaz kanat kapatın. Denemeyi başlatmak için üzerinde Tesla bobini çevirin ve kıvılcım / kapama döngüleri 1 saat 2 hafta (ya da istenen başka bir süre) için devam etmesini sağlar.

7. Deney Sonu

  1. Tesla bobini kapatarak denemeyi durdurun.
  2. Açık nolu kesme valfı 1 yavaş yavaş reaksiyon şişeye çevre hava vermek ve adaptörün sökülmesi ve tungsten elektrotlar kolaylaştırmak için (Şekil 4) çok saörnek olarak şunlar verilebilir toplanabilir. Eğer arzu edilirse, bir vakum zararlı reaksiyon gazlarının reaksiyon şişeyi boşaltmak için kullanılabilir.

8. Sıvı Örnek Toplama

  1. Bir pirolize cam pipet kullanarak, örneğin vakum gres ya da başka steril olmayan yüzeylere dokunarak pipet ortaya olabileceğini gibi kirleticiler, maruz kalma en aza indirmek için dikkat ederek, reaksiyon şişesi, sıvı örnekleri çıkarın.
    1. Steril bir plastik ya da cam kap için örnek aktarın. Plastik kaplar, cam kaplar ile karşılaştırıldığında, çatlama veya kırılma dondurma üzerine daha az yatkındır.
  2. Çözünmeyen ürün olarak -20 ° C veya daha düşük sıcaklıklara ulaşan, yetenekli bir dondurucuda Seal numune kapları ve mağaza 0 ° C'de donmadan örnek çözeltisi engelleyebilir

9. Aparatı temizleme

  1. Temiz laboratuvar kullanın dikkatle aparatın boyun vakum gres kaldırmak için mendil, uyumer ve musluk ve tungsten elektrotları çevreleyen cam.
  2. İyice tam olarak cam organik vakum yağ çıkarmak için toluen ile aşama 9.1 'de tarif edilen aynı yüzeylerini temizlemek. Silikon gres kullanıyorsanız, yüksek vakum gres Tartışma bölümünde ayrıntılı olarak, gelecekteki sorunlar yaratarak, piroliz sonra cam üzerinde kalabilir.
  3. İyice amacıyla, fırça ve şu çözücü maddeler ile reaksiyon şişesi temizleyin:% 5 temizlik deterjan ile, aşırı saf su (M 18.2 cm, <5 ppb TOK), saf su (M 18.2 cm, <5 ppb TOC), metanol, toluen, metanol,% 5 temizlik deterjanı ile ultra saf su (M 18.2 cm, <5 ppb TOK), ve nihayet saf su (M 18.2 cm, <5 ppb TOK).
  4. Alüminyum folyo ile, reaksiyon kabından tüm açık delikleri Kapak ve alüminyum folyo ile adaptörü ve bileşenleri sarın.
  5. Tüm cam alüminyum folyo ile sarılmış sonra, en az 3 saat boyunca pirolize500 ° C de hava
  6. Yavaşça temiz metanol ile elektrotlar ve hava kuruması.

10. Numune Analizi

Not: analiz için örnekler hazırlarken, bu gibi bir asit hidroliz protokolünün kullanımı da başka bir yerde 15 detaylı bir şekilde tarif edilmiş, daha fazla amino asit elde etmek için kullanışlıdır. Geri kazanılan örnek bir kısmının hidrolizi, serbest amino asitler ve bunun yanı sıra, abiyotik koşullar altında sentezlenir, asit-labil öncüleri hem de analiz etmek için bir fırsat sağlar.

  1. Amino asit analizi için, (örneğin, sıvı kromatografisi ve kütle spektrometrisi bazlı yöntemler gibi, ya da diğer uygun yaklaşımlar) uygun bir teknik kullanmaktadır. Bu tür analiz teknikleri, flüoresan tespiti (HPLC-FD) 14 ve time-of-flight pozitif elektrosprey iyonizasyon kütle spektrometrisi (UHPL paralel olarak floresan algılaması ile ultra yüksek performanslı sıvı kromatografisi, yüksek performanslı sıvı kromatografisi yer alırC-FD/ToF-MS) 12,13. Bu makale HPLC-FD ile birlikte bir üçlü dört kutuplu kütle spektrometresi (QqQ-MS) yoluyla kütle spektrometre analizleri kullanılarak analiz tarif eder.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Sonuçlar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Elektrikli boşaltma deneylerde sentezlenen ürünler oldukça karmaşık olabilir ve bunları incelemek için kullanılabilecek çok sayıda analitik yaklaşım vardır. Amino asit analizi için, literatürde daha yaygın olarak kullanılan tekniklerin bazıları burada tartışılmaktadır. Kromatografik ve kütle spektrometresi yöntemleri Miller-Urey tip kıvılcım deşarj deneyleri tarafından üretilen karmaşık kimyasal karışımları analiz etmek için son derece bilgilendirici teknikler vardır. Amino asit o -phthaldialdehyde/N-acetyl-L-c...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Tartışma

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Burada açıklanan protokol sayısız adımlar güvenli ve doğru Miller-Urey tip deneyler için kritik öneme sahiptir. İlk olarak, reaksiyon şişesine ya da numune ile temas edecek tüm cam ve numune alma araçları sterilize edilmesi gerekmektedir. Sterilizasyon iyice ultra-saf su (M 18.2 cm, <5 ppb TOC) ile, söz konusu ürün, durulama ve daha sonra önce en az 3 saat süreyle hava içinde 500 ° C sıcaklık tesiriyle için bir alüminyum folyo içinde sarılması ile elde edilir. Ekipman piroliz edilmiş ve analiz için numune hazırlarken...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Açıklamalar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Yazarlar herhangi bir mali çıkarlarını beyan.

Teşekkürler

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bu çalışma ortaklaşa Kimyasal Evrim, YÖK-1004570, ve Astrobiyoloji için Goddard Merkezi için NSF Merkezi altında, NSF ve NASA Astrobiyoloji Programı tarafından desteklenmiştir. ETP NASA Gezegensel Biyoloji Staj Programı tarafından sağlanan ek finansman kabul etmek istiyorum. Yazarlar ayrıca ilk laboratuvar tesisleri kurma paha biçilmez yardım için Dr Asiri Galhena teşekkür etmek istiyorum.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi
AdŞirketKatalog numarasıYorumlar
Manifold için Cam TapalarChemglassCG-983-01
Yüksek Vakumlu GresApiezonN/ATip M/N
Silikon Yüksek Vakumlu GresDow Corning1597418
Teflon PFA BoruMcMaster-Carr51805K54
Ultra-Torr Vakum Ek ParçalarıSwagelokSS-4-UT-6
Kuru Kaydırma Vakum PompasıEdwardsA72401905
U-Tüp ManometreAlta-Robbins100SS
Tungsten ElektrotlarElmas Zemin ÜrünleriTH2-1/16%2 toryumlu
MetanolAlfa AesarN/AUltra Saf HPLC Sınıfı
Teflon Kaplı Manyetik Karıştırma ÇubuğuMcMaster-Carr5678K127
Gazlı NH3AirgasAMAHLB%99,99 saflık
Gazlı CH4 AirgasME UHP300%99,99 saflıkta
Gazlı N2AirgasNI UHP30099,999 saflık
Tesla BobinElektro-Teknik Ürünler15001Model BD-50E
24 saat Plug-in Temel ZamanlayıcıGeneral Electric Company15119
Temizleme DeterjanıAlconox1104
ToluenThermo Fisher ScientificN/AOptima Grade
Luna Fenil-Heksil HPLC KolonuPhenomenex00G-4257-E0Marka: Luna
Formik AsitSigma-AlrichF050750 mM amonyum format yapmak için kullanılır
%

Kaynaklar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  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. Reduction of Carbon Dioxide in Aqueous Solutions by Ionizing Radiation. Science. 114, 416-418 (1951).
  4. Miller, S. L. Production of Some Organic Compounds under Possible Primitive Earth Conditions. J. Am. Chem. Soc. 77, 2351-2361 (1955).
  5. Miller, S. L. A Production of Amino Acids Under Possible Primitive Earth Conditions. Science. 117, 528-529 (1953).
  6. Heyns, H. K., Walter, W., Meyer, E. Model experiments on the formation of organic compounds in the atmosphere of simple gases by electrical discharges (Translated from German). Die Naturwissenschaften. 44, 385-389 (1957).
  7. Ponnamperuma, C., Woeller, F. α-Aminonitriles formed by an electric discharge through a mixture of anhydrous methane and ammonia. Biosystems. 1, 156-158 (1967).
  8. Oró, J. Synthesis of Organic Compounds by Electric Discharges. Nature. 197, 862-867 (1963).
  9. Ring, D., Wolman, Y., Friedmann, N., Miller, S. L. Prebiotic Synthesis of Hydrophobic and Protein Amino Acids. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 69, 765-768 (1972).
  10. Wolman, Y., Haverland, W. J., Miller, S. L. Nonprotein Amino Acids from Spark Discharges and Their Comparison with the Murchison Meteorite Amino Acids. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 69, 809-811 (1972).
  11. Roscoe, S., Miller, S. L. Energy Yields for Hydrogen Cyanide and Formaldehyde Syntheses: The HCN and Amino Acid Concentrations in the Primitive Ocean. Orig. Life. 17, 261-273 (1987).
  12. Johnson, A. P., et al. The Miller Volcanic Spark Discharge Experiment. Science. 322, 404 (2008).
  13. Parker, E. T., et al. Primordial synthesis of amines and amino acids in a 1958 Miller H2S-rich spark discharge experiment. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 108, 5526-5531 (2011).
  14. Cleaves, H. J., Chalmers, J. H., Lazcano, A., Miller, S. L., Bada, J. L. A reassessment of prebiotic organic synthesis in neutral planetary atmospheres. Orig. Life Evol. Biosph. 38, 105-115 (2008).
  15. Glavin, D. P., et al. Amino acid analyses of Antarctic CM2 meteorites using liquid chromatography-time of flight-mass spectrometry. Meteorit. Planet. Sci. 41, 889-902 (2006).
  16. Zhao, M., Bada, J. L. 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. J. Chromatogr. A. 690, 55-63 (1995).
  17. Strecker, A. About the artificial formation of lactic acid and a new Glycocoll the homologous body Justus Liebigs Annalen der Chemie. 75, 27-45 (1850).
  18. Miyakawa, S., Yamanashi, H., Kobayashi, K., Cleaves, H. J., Miller, S. L. Prebiotic synthesis from CO atmospheres: implications for the origins of life. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 99, 14628-14631 (2002).
  19. Kobayashi, K., Kaneko, T., Saito, T., Oshima, T. Amino Acid Formation in Gas Mixtures by Particle Irradiation. Orig. Life Evol. Biosph. 28, 155-165 (1998).
  20. Sagan, C., Khare, B. N. Long-Wavelength Ultraviolet Photoproduction of Amino Acids on the Primitive Earth. Science. 173, 417-420 (1971).
  21. Harada, K., Fox, S. W. Thermal Synthesis of Natural Amino-Acids from a Postulated Primitive Terrestrial Atmosphere. Nature. 201, 335-336 (1964).
  22. Ponnamperuma, C., Lemmon, R. M., Mariner, R., Calvin, M. Formation of Adenine by Electron Irradiation of Methane Ammonia, and Water. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 49, 737-740 (1963).
  23. Bar-Nun, A., Bar-Nun, N., Bauer, S. H., Sagan, C. Shock Synthesis of Amino Acids in Simulated Primitive Environments. Science. 168, 470-473 (1970).

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Yeniden basım ve izinler

Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste

İzin iste

Etiketler

Miller Urey ExperimentSpark DischargePrimordial AtmosphereElectric DischargeAmino Acid AnalysisHigh Performance Liquid ChromatographyFluorescence DetectionVacuum SystemGas ManifoldTungsten Electrodes

İlgili makaleler