Miller-Urey deneylerini

Aşağıdaki deneyin genel amacı, bir Miller-Urey kıvılcım boşalması deneyi gerçekleştirmektir. Bu, erken Dünya okyanuslarını temsil etmek için bir reaksiyon balonuna su yerleştirilerek sağlanır. İkinci adımda, primitif atmosferik koşulları taklit etmek için reaksiyon balonuna bir dizi gaz aktarılır.

Ardından, reaksiyon balonunun içine bir elektrik boşalımı uygulanır. İlkel dünyadaki şimşeği taklit etmek amacıyla, yaşam için önemli olan moleküllerin floresan dedeksiyonlu yüksek performanslı sıvı kromatografisi ve kıvılcım boşalımı örneklerinin amino asit analizi ile tespit edilebildiğini gösteren sonuçlar elde edilir; Miller U Deneyi, yaşamın kökenleri alanındaki temel soruların, örneğin yaşam için önemli olduğu düşünülen spesifik organik bileşiklerin sentezini hangi tür prebiyotik koşulların kolaylaştırmış olabileceği gibi soruların yanıtlanmasına yardımcı olabilir. Bu prosedüre başlamak için, manifold ve vakum sistemini metin protokolünde açıklandığı şekilde kurun.

Üç litrelik bir reaksiyon balonuna 200 milliliters ultrapure su dökün. Çözülebilir gazların hızlıca çözünmesini ve reaktiflerin karışmasını sağlamak için önceden temizlenmiş ve sterilize edilmiş bir manyetik karıştırma çubuğu yerleştirin. Deneyi karıştırın.

Tungsten elektrotları, uçları yaklaşık bir santimetre ara ile ayrılmış olacak şekilde, çok az miktarda vakum gresi kullanarak üç litrelik reaksiyon balonuna takın. Balonun içinde klipslerle sabitleyin. Üç litrelik reaksiyon balonunun boyun kısmına, yerleşik bir musluğu olan bir adaptör yerleştirin ve klipsle sabitleyin.

Üç litrelik reaksiyon balonunu adaptör aracılığıyla gaz manifolduna bağlayın. Balonu sabitlemek için bir klips veya kıskaç kullanın. Manifold üzerindeki altı numaralı vana ve iki numaralı musluk hariç tüm vanaları açın.

Reaksiyon balonuna bağlı tüm musluklar kapalı olmalıdır. Manifoldu tahliye etmek için vakum pompasını çalıştırın. Bir milimetrenin altında sabit bir cıva vakum değeri elde edildiğinde, bir numaralı vanayı kapatın ve vakum sızıntılarını kontrol etmek için manifoldu yaklaşık 15 dakika boyunca bekletin.

15 dakika sonra, reaksiyon kabına manyetik karıştırma uygulayın. Üç litrelik reaksiyon balonunun baş boşluğunu tahliye etmek için bir numaralı vanayı ve bir numaralı musluğu açın. Basınç 1 mmHg'nin altına düşene kadar bekleyin.

Metin protokolünde açıklandığı şekilde manifolda verilmesi gereken gaz halindeki amonyak basıncını hesaplayın. Ayrılırken altı numaralı vananın kapalı olduğundan ve bir numaralı vananın ve reaksiyon balonuna bağlı tüm muslukların kapatıldığından emin olun; iki numaralı musluğu açık bırakın.

Manifolda herhangi bir gaz vermeden önce, belirlenen basınca ulaşmak için manifolda amonyak verin; üç litrelik reaksiyon balonuna 200 mmHg amonyak iletmek için bir numaralı musluğu açın. Amonyak, reaksiyon balonundaki suyun içinde çözünecek ve basınç yavaşça düşecektir. Basınç düşüşü durduğunda, bir numaralı musluğu kapatın ve manometrede okunan basıncı kaydedin.

Bu değer, balonun içindeki basıncı temsil eder ve daha sonra manifolda tanıtılacak diğer gazların basınçlarını hesaplamak için kullanılacaktır. Valf birini açın. Manifoldu bir milimetre cıva'dan daha düşük bir basınca kadar tahliye edin. Valf ikiyi kapatın ve amonyak gaz silindirini manifolddan ayırın.

Metin protokolünde açıklandığı üzere manifolda verilmesi gereken metan basıncını hesapladıktan sonra; manifoldu bir milimetrenin altında bir cıva basıncına kadar tahliye etmek için altı numaralı valfin ve reaksiyon balonuna bağlı tüm muslukların kapalı, diğer tüm valflerin ve iki numaralı musluğun ise açık olduğundan emin olup bir numaralı valfi kapatın. Manifold tahliye edildikten sonra, hesaplanan basınca ulaşana kadar manifolda metan verin. Ardından, üç litrelik reaksiyon balonuna 200 milimetre cıva basıncında metan aktarmak için bir numaralı musluğu açın.

Bir numaralı musluğu kapatın. Üç litrelik reaksiyon balonuna hedeflenen metan basıncı iletildiğinde, manometre ile ölçülen basıncı kaydedin ve manifoldu bir milimetre cıva değerinin altına boşaltmak için bir numaralı vanayı açın.

Son olarak, iki numaralı vanayı kapatın ve metan silindirini manifolddan ayırın. Altı numaralı vananın ve reaksiyon balonuna bağlı olan tüm muslukların kapalı olduğundan, diğer tüm vanaların ve iki numaralı musluğun ise açık olduğundan emin olun.

Manifoldu bir milimetre cıvanın altındaki bir basınca kadar tahliye edin ve bir numaralı valfi kapatın. Manifold tahliye edildikten sonra, hesaplanan basınca ulaşana kadar manifolda nitrojen gazı verin. Bu noktada, reaksiyon balonuna 100 milimetre cıva nitrojen gazı aktarmak için bir numaralı musluğu açın.

Bir numaralı musluğu kapatın. Reaksiyon balonuna hedeflenen azot gazı basıncı iletildiğinde, manometreyi kullanarak basıncı kaydedin ve manifoldun vakum seviyesini bir milimetrenin altına düşürmek için vanayı açın.

İkinci vanayı kapatın ve azot gaz silindirini manifolddan ayırın. Birinci musluğu ve birinci vanayı kapatarak reaksiyon balonunu manifolddan ayırın. Tüm gazlar reaksiyon balonuna aktarıldığında, manifolda ortam havasının girmesini sağlamak ve manifoldu ortam basıncına getirmek için altıncı vanayı açın.

Yüksek frekanslı kıvılcım jeneratörüne bağlı Tesla bobinini sabitleyin. İki elektrot arasındaki boşluktan elektrik akımının verimli bir şekilde geçmesini sağlamak için karşı tungsten elektrodu elektrik toprağına bağlayın. Kıvılcımı başlatmadan önce, üretici tarafından sağlanan belgelerde belirtildiği üzere, kıvılcım jeneratörünün çıkış voltajını yaklaşık 30, 000 volta ayarlayın.

Cihaz ile deney yapan kişi arasında bir güvenlik kalkanı görevi görmesi için çeker ocak camını kapatın. Deneyi başlatmak için Tesla bobinini açın ve kıvılcım oluşumunun bir saatlik açık-kapalı döngülerle iki hafta boyunca devam etmesine izin verin. Tesla bobinini kapatarak deneyi durdurun; ortam havasının reaksiyon balonuna yavaşça girmesini sağlamak ve istenirse numunelerin toplanabilmesi için adaptör ile tungsten elektrotların çıkarılmasını kolaylaştırmak amacıyla stopkoku açın.

Zararlı reaksiyon gazlarını tahliye etmek için standart bir cam pipet kullanılarak reaksiyon balonunda vakum oluşturulabilir. Pipetin vakum gresine veya diğer steril olmayan yüzeylere temas etmesiyle oluşabilecek kontaminasyon riskini en aza indirerek reaksiyon balonundan sıvı numuneler alın. Numuneyi steril bir plastik veya cam kaba aktarın, numune kaplarını mühürleyin ve çözünmeyen ürünler numune solüsyonunun 0 °C'de donmasını engelleyebileceği için -20 °C veya daha düşük sıcaklıklara ulaşabilen bir dondurucuda saklayın.

Aparatın boyun kısmındaki vakum gresini temizlemek için temiz laboratuvar mendilleri kullanın. Adaptörü, musluğu ve tungsten elektrotların etrafındaki camı temizleyin. Cam malzemelerden organik vakum gresini tamamen uzaklaştırmak için bu yüzeyleri toluen ile iyice temizleyin.

Silikon gres kullanılıyorsa, yüksek vakum gresi pirolizden sonra cam malzemeler üzerinde kalabilir ve bu durum metin protokolünde detaylandırıldığı üzere gelecekte sorunlara yol açabilir; bu nedenle reaksiyon balonunu bir fırça yardımıyla ve metin protokolünde belirtilen solventlerle, orada listelenen sırayla iyice temizleyin. Reaksiyon balonunun tüm açık ağızlarını alüminyum folyo ile kapatın ve adaptörü ile bileşenlerini alüminyum folyoya sarın. Tüm cam malzemeler alüminyum folyoya sarıldıktan sonra, havada 500 °C'de en az üç saat boyunca pirolize tabi tutun.

Son olarak, elektrotları metanol ile nazikçe temizleyin ve havada kurumaya bırakın; ardından numuneleri metin protokolünde açıklandığı şekilde analiz edin. Burada, floresan deteksiyonu ve üçlü kuadrupol kütle spektrometrisine bağlı HPLC ile elde edilmiş bir Aldi aldehit, bir asetil L kistein veya O-P-A-N-A-C türevlendirilmiş amino asit standardının kromatogramı gösterilmektedir. Standartta bulunan amino asitler, tipik olarak Miller-Urey tipi kıvılcım boşalım deneylerinde üretilenleri içermektedir. Tipik bir numuneye ve analitik kör örneğe ait temsili floresan izleri, Miller-Urey tipi elektrik boşalım numunelerinin moleküler karmaşıklığını ortaya koyacak şekilde gösterilmektedir.

Bu örnek kromatogram, başlangıç koşulları olarak 300 mmHg metan, 250 mmHg amonyak ve 250 mmHg su kullanılarak gerçekleştirilen bir kıvılcım boşalması deneyi sonucunda üretilmiştir. Bu videoyu izledikten sonra, bir kıvılcım boşalması deneyinin nasıl yürütüleceği konusunda iyi bir anlayışa sahip olmalısınız.