Diese Arbeit wurde von der NSF und der NASA Astrobiology im Rahmen des NSF-Zentrum für Chemisch Evolution, CHE-1004570, und dem Zentrum für Astrobiologie Goddard unterstützt. ETP möchten, um zusätzliche Mittel von der NASA Planetary Biology Internship Program vorgesehen anzuerkennen. Die Autoren wollen auch Dr. Asiri Galhena für unschätzbare Hilfe bei der Einrichtung der ersten Laboreinrichtungen danken.

1. Einrichten eines Manifold / Vakuumsystem <ol><li> Verwenden Sie ein Glas Verteiler zu Gase in den Reaktionskolben einzuführen. Dieser Verteiler kann durch eine Glasbläsereinrichtung erworben werden oder ausgebildet, sondern müssen vakuumdichte Anschlüsse, die mit einem Vakuumsystem, Gaszylinder, ein Vakuummeter, und das Reaktionsgefäß angeschlossen werden kann, umfassen. <ol><li> Verwenden Schliffe und Glasstöpsel mit Ventilen am Verteiler. Stellen Sie sicher, dass alle O-Ringe an den Steckern sind in der Lage, die notwendigen Dichtungen. Bei Verwendung von Glasverbindungen kann eine ausreichende Menge von Vakuumfett aufgebracht werden, um eine Dichtung zu bilden, falls erforderlich. Silizium Vakuumfett kann verwendet werden, um potentielle organische Verunreinigung zu vermeiden. </li><li> Verwenden Sie Glas Hähne auf dem Verteiler. Wenden Sie den Mindestbetrag von Vakuumfett notwendig, um eine Dichtung zu machen. </li><li> Messen Sie die vielfältigen Lautstärke. Dieses Volumen wird für Berechnungen zur endgültigen Gasdrücke in der 3-L-Reaktionskolben Zusammenhang verwendet werden und sollte so genau wie möglich bekannt sein. </li&gt; <li> Es sei denn, der Verteiler hat genug Anschlüsse, um alle Gasflaschen gleichzeitig aufnehmen, schließen einen Zylinder zu einem Zeitpunkt an dem Verteiler. Umfassen in diesem Zusammenhang einen Wasserhahn so dass der Verteiler von der Umgebungsatmosphäre isoliert werden. </li><li> Verwenden Sie geeignete, sauber, inert, sowie chemische und auslaufsicher Schläuche und Armaturen ultratorr Vakuum, um die Gasflaschen an den Verteiler angeschlossen werden. Ultratorr Armaturen, wo verwendet werden, sind um den Finger fest angezogen werden. </li><li> Verbinden Sie mit dem Verteiler, eine Vakuumpumpe, die ein Vakuum von &lt;1 mmHg. Die Vakuumpumpe sollte im Abgasabzugshaube befinden oder durch andere Mittel richtig entlüftet. <ol><li> Um ein schnelles Erreichen des Vakuums zu sichern und um die Pumpe zu schützen, eine Falle zwischen dem Verteiler und der Vakuumpumpe einzuführen. Ein Flüssigstickstofffingerfalle empfehlenswert, da es flüchtigen Stoffen, wie NH 3, CO 2 und H 2 O in die Pumpe zu verhindern. Es sollte darauf geachtet werden, wie gefangen flüchtigen, auf warming, kann das vielfältige Überdruck und führen zu Glasbruch. </li></ol></li><li> Verbinden Sie mit dem Verteiler, einem Manometer oder andere Vakuum-Messgerät in der Lage, 1 mmHg Auflösung oder besser. Während verschiedene Vorrichtungen verwendet werden, ist ein Quecksilbermanometer oder MacLeod Gauge, vorzugsweise als Quecksilber ist relativ nicht-reaktiv. </li><li> Messen und speichern Sie die Umgebungstemperatur mit Hilfe eines geeigneten Thermometers. </li></ol></li></ol> 2. Herstellung von Reaktionskolben <ol><li> Erhitzen Sie alle Glaswaren bei 500 ° C für mindestens 3 Stunden in der Luft vor der Verwendung, um organische Verunreinigungen zu entfernen. <ol><li> Reinigen Sie die Wolfram-Elektroden durch vorsichtiges Waschen mit sauberem Laborwischtücher und Methanol und Trocknen an der Luft. </li></ol></li><li> Gießen Sie 200 ml Reinstwasser (18,2 MOhm cm, &lt;5 ppb TOC) in den drei L-Reaktionskolben. <ol><li> Einführung eines vorgereinigt und sterilisiert Magnetrührstab, die eine schnelle Auflösung der löslichen Gase und Mischen der Reaktanten bei der Ex gewährleistenExperiment. </li></ol></li><li> Bringen Sie die Wolframelektroden in den 3 l-Reaktionskolben unter Verwendung einer minimalen Menge von Vakuumfett, mit Spitzen von ca. 1 cm innerhalb des Kolbens getrennt. Befestigung mit Clips. </li><li> Einfügen eines Adapters mit einem integrierten Hahn in den Hals des 3 l-Reaktionskolben und mit einem Clip. </li><li> Die 3-L-Reaktionskolben Befestigen an den Gasverteiler über den Adapter. Verwenden Sie einen Clip oder eine Klemme zu helfen, die Flasche zu sichern. <ol><li> Fetten Sie alle Anschlüsse, um eine gute Vakuumdichtung zu gewährleisten. </li></ol></li><li> Öffnen Sie alle Ventile und Hähne auf dem Verteiler, mit Ausnahme Ventil 6 und Absperrhahn 1 (Abbildung 4), und schalten Sie die Vakuumpumpe, um den Verteiler zu evakuieren. Sobald ein stabiles Vakuum Lesen von &lt;1 mmHg erreicht wurde, in der Nähe Ventil 1 und lassen Sie die vielfältigen, für ~ 15 min sitzen, um für Vakuumlecks überprüfen. Wenn keine gefunden werden, gehen Sie zu Schritt 2.8. Andernfalls beheben die verschiedenen Verbindungen, bis die Lecks erkannt und behoben werden. </li><li> Apply magnetischem Rühren in das Reaktionsgefäß. Offene Ventil 1 und Absperrhahn 1 (Fig. 4), um den Kopfraum der 3 l Reaktionskolben evakuiert, bis der Druck 1 mmHg erreicht hat &lt;. </li><li> Zu-Ventil 1 (Fig. 4) und den Druck innerhalb der 3 L Reaktionskolben überwachen. Der gemessene Druck sollte der Dampfdruck des Wassers zu erhöhen. Um sicherzustellen, dass keine Lecks vorhanden sind, warten Sie ca. 5 Min. in diesem Stadium. Wenn der Druck (wie auf dem Manometer abgelesen) erhöht, während Ventil 1 wird in diesem Schritt geschlossen, auf Dichtheit prüfen in Hahn 1 und der verschiedenen Reaktionskolben-Verbindungen. Wenn kein Leck festgestellt wird, zu dem nächsten Schritt fort. </li></ol> 3. Einleitung von gasförmigem NH 3 <ol><li> Berechnen der erforderlichen Druck des gasförmigen NH 3 in dem Verteiler, so dass 200 mmHg von NH 3 werden in den Reaktionskolben eingeführt einzuführen. Details darüber, wie dies zu tun sind in der Diskussion Abschnitt. </li><li> Schließen Ventile1 und 6, und Absperrhahn 1 (Fig. 4) vor dem Einführen kein Gas in den Verteiler. Lassen Sie die anderen Ventile und Absperrhahn geöffnet. </li><li> Einführung von NH 3 in dem Verteiler, bis ein geringer Druck (etwa 10 mmHg) erreicht ist, und dann den Verteiler zu evakuieren, um einen Druck von &lt;1 mmHg durch Öffnen des Ventils 1 (Fig. 4). 3x wiederholen. </li><li> Einführung von NH 3 in dem Verteiler, um den Druck im Schritt 3.1 bestimmt, zu erreichen. </li><li> Absperrhahn geöffnet 1 (Fig. 4) bis 200 mmHg von NH 3 in den 3 l-Reaktionskolben eingeführt. Die NH 3 wird im Wasser in den Reaktionskolben lösen und der Druck wird langsam sinken. </li><li> Sobald der Druck stoppt fallen, in der Nähe Absperrhahn 1 (Abbildung 4) und notieren Sie den Druck, der durch das Manometer lesen. Dieser Wert stellt den Druck im Inneren des Kolbens und wird verwendet, um die Drücke für andere Gase, die später in den Verteiler eingeführt wird, zu berechnen. </li><li&gt; Ventil 1 öffnen (Fig. 4), um den Verteiler zu einem Druck von &lt;1 mmHg evakuiert. </li><li> Schließen Sie Ventil 2 (Abbildung 4) und ziehen Sie das NH 3 Gasflasche aus dem Verteiler. </li></ol> 4. Einführung von CH 4 <ol><li> Berechnen der erforderlichen Druck von CH 4 in den Verteiler, so dass 200 mmHg von CH 4 wird in den 3 l-Reaktionskolben eingeführt werden, eingeführt werden. Beispielrechnungen sind in der Diskussion Schnitt gezeigt. </li><li> Verbinden CH &amp;sub4;-Gas Zylinder an dem Verteiler. </li><li> Öffnen Sie alle Ventile und Hähne, außer Ventil 6 und Absperrhahn 1 (Abbildung 4), und räumen den Verteiler mit einem Druck von &lt;1 mmHg. </li><li> Zu-Ventil 1, wenn der Verteiler evakuiert worden ist (Abbildung 4). </li><li> Einführung CH 4 in den Verteiler bis ein kleiner Druck (etwa 10 mmHg) erhalten. Dies löscht die Zeile aller Schadgase from vorhergehenden Schritte. Öffnen Sie Ventil 1 (Abbildung 4), um den Verteiler auf &lt;1 mmHg zu evakuieren. Repeat 2x mehr. </li><li> Einführung CH 4 in den Verteiler bis der Druck in Schritt 4.1 berechnet, erreicht wird. </li><li> Absperrhahn geöffnet 1 (Fig. 4) bis 200 mmHg von CH 4 in den 3 l-Reaktionskolben eingeführt. </li><li> Schließen Hahn 1, wenn die vorgesehenen Druck von CH 4 in die 3 L Reaktionskolben (Abbildung 4) eingeführt, und notieren Sie den Druck, der durch das Manometer gemessen. </li><li> Öffnen Sie Ventil 1 (Abbildung 4), um den Verteiler auf &lt;1 mmHg zu evakuieren. </li><li> Schließen Sie Ventil 2 (Abbildung 4) und ziehen Sie den CH 4-Zylinder aus dem Verteiler. </li></ol> 5. Einführung weiterer Gase (zB N 2) <ol><li> An diesem Punkt ist es nicht erforderlich, zusätzliche Gase einzuführen. Jedoch, wenn gewünscht, ist es empfehlenswert, auf 100 mmHg N 2 hinzugefügt. In diesem Fall berechnet die notwendige Druck von N 2 in die Sammelleitung 100 mmHg, so dass der N 2 in die 3 l-Reaktionskolben eingeführt werden, eingeführt werden. Beispielrechnungen sind in der Diskussion Schnitt gezeigt. </li><li> Verbinden der N 2-Gasflasche mit dem Verteiler. </li><li> Öffnen Sie alle Ventile und Hähne, außer Ventil 6 und Absperrhahn 1 (Abbildung 4), und räumen den Verteiler mit einem Druck von &lt;1 mmHg. </li><li> Zu-Ventil 1, wenn der Verteiler evakuiert worden ist (Abbildung 4). </li><li> Einführen N 2 in den Verteiler bis ein kleiner Druck (etwa 10 mmHg) erhalten. Öffnen Sie Ventil 1 (Abbildung 4), um den Verteiler auf &lt;1 mmHg zu evakuieren. Repeat 2x mehr. </li><li> Einführen N 2 in die Sammelleitung, bis der Druck in Schritt 5.1 berechnet erreicht ist. </li><li> Absperrhahn geöffnet 1 (Fig. 4) bis 100 mmHg von N 2 in den Reaktionskolben eingeführt. </li><li> Schließen Hahn 1, wenn die vorgesehenen Druck von N 2 wurde in den Reaktionskolben, (Abbildung 4) eingeführt, und notieren Sie den Druck mit dem Manometer. </li><li> Öffnen Sie Ventil 1 (Abbildung 4), um den Verteiler auf &lt;1 mmHg zu evakuieren. </li><li> Schließen Sie Ventil 2 (Abbildung 4) und ziehen Sie das N 2-Zylinder aus dem Verteiler. </li></ol> 6. Versuchsbeginn <ol><li> Nehmen Sie den Reaktionskolben aus dem Verteiler durch Schließen Hahn 1 und Ventil 1 (Abbildung 4), sobald alle Gase in den Reaktionskolben eingeführt, so dass Umgebungsluft den Verteiler ein und bringen den Verteiler bis auf Umgebungsdruck. </li><li> Nach sorgfältiger Trennen der Reaktionskolben aus dem Verteiler, stellen Sie die Flasche irgendwo wird es nicht gestört werden (z. B. in einem leeren Abzug). </li><li> Trennen Sie die Vakuumpumpe und entfernen Sie vorsichtig die Kühlfalle und lassen Entlüftung in einem vollBetriebs Abzug. </li><li> Sichern Sie die Tesla-Spule, um die Hochfrequenz-Funkengenerator verbunden. </li><li> Verbinden der gegenüberliegenden Wolfram-Elektrode mit einer elektrischen Masse, um die effiziente Stromdurchgang durch den Spalt zwischen den beiden Elektroden zu ermöglichen. </li><li> Stellen Sie die Ausgangsspannung der Funkengenerator auf etwa 30.000 V, wie Dokumente vom Hersteller beschrieben. </li><li> Vor Beginn der Funke, schließen Sie den Abzug Schärpe, als Schutzschild zwischen dem Gerät und dem Experimentator zu dienen. Drehen Sie die Tesla-Spule auf, um das Experiment zu starten, und lassen Funkenbildung für 2 Wochen (oder anderen gewünschten Zeitraum) in 1 h Ein / Aus-Zyklen fortzusetzen. </li></ol> 7. Ende des Experiments <ol><li> Beenden Sie den Test durch Abschalten der Tesla-Spule. </li><li> Absperrhahn geöffnet 1 (Fig. 4) langsam einführen Umgebungsluft in den Reaktionskolben und erleichtern das Entfernen des Adapters und die Wolframelektroden so samples gesammelt werden können. Falls gewünscht, kann ein Vakuum verwendet, um das Reaktionskolben schädliche Reaktionsgase zu evakuieren. </li></ol> 8. Sammeln flüssige Probe <ol><li> Mit einem pyrolisierten Glaspipette, entfernen flüssigen Proben aus dem Reaktionskolben, wobei darauf geachtet, die Exposition gegenüber Verunreinigungen, wie diejenigen, die durch Berühren der Pipette auf die Vakuumfett oder andere nicht sterile Oberflächen eingebracht werden können, zu minimieren. <ol><li> Die Probe in einem sterilen Plastik-oder Glasbehälter. Kunststoffbehältnisse sind weniger anfällig für Rissbildung oder Brechen beim Einfrieren im Vergleich zur Glasgefäße. </li></ol></li><li> Seal Probenbehältern und an einem Gefrierschrank der Lage zu erreichen Temperaturen von -20 ° C oder niedriger, als unlösliche Produkte können die Probenlösung gefriert bei 0 ° C zu verhindern </li></ol> 9. Reinigung der Geräte <ol><li> Verwenden Sie saubere Labor wischt sorgfältig entfernen Vakuumfett aus dem Hals des Geräts, die AnpassungER und Hahn, und das Glas umgebenden Wolframelektroden. </li><li> Die gleichen in Schritt 9.1 mit Toluol beschriebenen Oberflächen gründlich zu reinigen, um vollständig zu entfernen organische Vakuumfett aus der Glaswaren. Bei der Verwendung von Silikonfett kann die Hochvakuumfett auf der Glaswaren nach der Pyrolyse bleiben, die Schaffung künftiger Probleme, wie in der Diskussion Abschnitt beschrieben. </li><li> Gründlich Reaktionskolben mit einem Pinsel und der folgenden Lösungsmittel zu säubern: Reinstwasser (18,2 MOhm cm, &lt;5 ppb TOC), Reinstwasser (18,2 MOhm cm, &lt;5 ppb TOC) mit 5% Reinigungsmittel, Methanol, Toluol, Methanol, Reinstwasser (18,2 MOhm cm, &lt;5 ppb TOC) mit 5% Reinigungsmittel und schließlich Reinstwasser (18,2 MOhm cm, &lt;5 ppb TOC). </li><li> Decken Sie alle offenen Öffnungen der Reaktionskolben mit Aluminiumfolie und wickeln Sie den Adapter und seiner Komponenten in Aluminiumfolie. </li><li> Sobald alle Glaswaren in Aluminiumfolie eingewickelt wurde, zu pyrolysieren für mindestens 3 Stunden inLuft bei 500 ° C. </li><li> Vorsichtig sauber Elektroden mit Methanol und Luft trocknen lassen. </li></ol> 10. Probenanalyse Anmerkung: Bei der Herstellung von Proben für die Analyse ist die Verwendung einer sauren Hydrolyse Protokoll wie an anderer Stelle 15 beschrieben worden ist, ist nützlich für den Erhalt mehrerer Aminosäuren. Hydrolyse eines Teils des wiedergewonnenen Probe die Möglichkeit bietet, sowohl freie Aminosäuren sowie deren Säure-labilen Vorläufer, die unter abiotischen Bedingungen synthetisiert werden, zu analysieren. <ol><li> Für Aminosäureanalyse, verwenden Sie eine geeignete Technik (wie Flüssig-Chromatographie und Massenspektrometrie-basierte Methoden oder andere geeignete Ansätze). Solche Analysetechniken gehören Hochleistungs-Flüssigkeits-Chromatographie mit Fluoreszenzdetektion (HPLC-FD) 14 und Ultrahochleistungsflüssigkeits-Chromatographie mit Fluoreszenzdetektion parallel mit Time-of-Flight-positiven Elektrospray-Ionisations-Massenspektrometrie (UHPLC-FD/ToF-MS) 12,13. Dieses Manuskript beschreibt Analyse mit massenspektrometrischer Analysen über ein Triple-Quadrupol-Massenspektrometer (QqQ-MS) in Verbindung mit HPLC-FD. </li></ol>

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Die Autoren erklären, keine finanziellen Interessen konkurrieren.

Zahlreiche Schritte in der hier beschriebenen Protokoll sind entscheidend für die Durchführung von Miller-Urey-Typ Experimente sicher und korrekt. Zuerst werden alle Glasgeräte und Probenbearbeitungswerkzeuge, die in Kontakt mit dem Reaktionsgefäß oder der Probe kommen müssen sterilisiert werden. Die Sterilisation wird durch gründliches Spülen der Gegenstände in Frage, mit Reinstwasser (18.2 MOhm cm, &lt;5 ppb TOC) und dann wickelte sie in Aluminium-Folie, vor der Pyrolyse bei 500 ° C in Luft für mindestens 3...

Die Art der Entstehung des Lebens auf der Erde bleibt eines der unergründlichen wissenschaftlichen Fragen. In den 1920er Jahren russische Biologe Alexander Oparin und britische Evolutionsbiologe und Genetiker John Haldane vorgeschlagen, das Konzept einer &quot;Ursuppe&quot; 1,2, beschreibt die primitiven irdischen Ozeane, die organische Verbindungen, die chemische Evolution erleichtert haben kann. Allerdings war es nicht bis in die 1950er Jahre, als Chemiker begann bewusste Laborstudien zu verstehen, wie organische Moleküle aus einfachen Ausgangsmaterialien wurden auf der frühen Erde synthetisiert Ziel zu führen. Einer der ersten Berichte zu diesem Zweck war die Synthese von Ameisensäure aus der Bestrahlung der wässrigen Lösungen CO 2 1951 3. Im Jahr 1952, Stanley Miller, dann ein Student an der Universität von Chicago, näherte Harold Urey über ein Experiment, um die Möglichkeit zu bewerten, dass organische Verbindungenwichtig für die Entstehung des Lebens wurde möglicherweise abiologically auf der frühen Erde gebildet haben. Das Experiment wurde mit einem speziell angefertigten Glasapparatur (Abbildung 1A) entwickelt, um die primitive Erde zu simulieren, durchgeführt. Miller Experiment nachgeahmt Blitz durch Einwirkung einer elektrischen Entladung auf einer Mischung von Gasen in die Atmosphäre der darstellt, in Gegenwart eines flüssigen Wasserbehälter, die die frühen Ozeane. Die Vorrichtung simuliert die Verdampfung und Fällung durch die Verwendung von einem Heizmantel und einem Kühler verbunden. Konkrete Angaben über das Gerät Miller verwendet werden können, an anderer Stelle 4 gefunden werden. Nach einer Woche der Funkenbildung wurde der Inhalt im Kolben sichtbar transformiert. Das Wasser drehte sich eine trübe, rötliche Farbe 5 und auf den Elektroden angesammelt 4 gelb-braun Material. Diese bahnbrechende Arbeit gilt als die erste bewusste, effiziente Synthese von Biomolekülen unter simulierten primitiven Erde Bedingungen. </p&gt; <img alt="Figur 1" fo:content-width="6in" fo:src="/files/ftp_upload/51039/51039fig1highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51039/51039fig1.jpg" width="500px" /> Fig. 1 ist. Vergleich zwischen den beiden Arten von Geräten in diesem Papier diskutiert. Die klassische Gerät für den ursprünglichen Miller-Urey-Experiment (A) und der vereinfachte Vorrichtung in dem Protokoll hier (B) beschrieben verwendet. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/51039/51039fig1highres.jpg" target="_blank">Klicken Sie hier für eine größere Ansicht</a> . Nach der Veröffentlichung der Ergebnisse 1953 von der klassischen Experiment Miller, zahlreiche Variationen der Funkenentladung Experiment, zum Beispiel mit anderen Gasgemischen, wurden durchgeführt, um die Plausibilität der Herstellung von organischen Verbindungen, die für das Leben unter einer Vielzahl von möglichen frühen Erde Bedingungen zu erforschen. Zum Beispiel kann ein CH 4 </sub&gt; / H 2 O / NH 3 / H 2 S-Gas-Gemisch wurde auf seine Fähigkeit, um die codierten schwefelhaltigen α-Aminosäuren zu produzieren getestet, obwohl diese nicht erkannt 6. Gaschromatographie-Massenspektrometrie (GC-MS)-Analyse einer CH 4 / NH 3-Mischung auf einer elektrischen Entladung unterworfen zeigte die Synthese von α-Aminonitrile, die Aminosäurevorstufen 7 sind. 1972, mit einer einfacheren Vorrichtung, die zuerst von Oró 8 (Fig. 1B) eingebracht, Miller und Kollegen zeigten die Synthese aller kodierten α-Aminosäuren 9 und Nichtprotein-Aminosäuren, die in der 10 Murchison Meteoriten bisher identifiziert wurden, indem CH 4, N 2, und kleine Mengen an NH 3, um eine elektrische Entladung. Später, mit dem gleichen Versuchsaufbau vereinfacht, Gasgemische H 2 O, N 2 und CH 4, CO 2 oder CO wurden stu löstedy die Ausbeute an Blausäure, Formaldehyd und Aminosäuren in Abhängigkeit von der Oxidationsstufe des atmosphärischen Kohlenstoffspezies 11. Neben der Erforschung alternativer experimentelle Designs im Laufe der Jahre wurden erhebliche analytische Fortschritte seit klassisches Experiment Miller, die vor kurzem geholfen mehr Sondierungs Untersuchungen der elektrischen Entladung experimentellen Proben von Miller archiviert aufgetreten ist, als es durch die Techniken erleichtert worden Miller Zugang hatte in den 1950er Jahren. Müllervulkan Experiment 12, erstmals 1955 4 angegeben, und 1958-H 2 S-haltigen Experiment 13 wurde gezeigt, dass eine größere Vielfalt und größere Häufigkeit von zahlreichen Aminosäuren und Amine als das klassische Experiment gebildet haben, einschließlich von denen viele, dass hatte zuvor nicht in Funkenentladung Experimenten identifiziert. Die in diesem Papier beschriebene Experiment kann durchgeführt werden unter Verwendung voneine Vielzahl von Gasgemischen. Typischerweise wird zumindest solche Experimente eine C Trägergas, über ein N-tragende Gas und Wasser enthalten. Mit etwas Planung können nahezu beliebige Mischung von Gasen untersucht werden, jedoch ist es wichtig, einige chemischen Aspekte des Systems zu betrachten. Beispielsweise kann der pH-Wert der wässrigen Phase einen erheblichen Einfluss auf die Chemie, die dort 14 auftritt. Die hier beschriebene Methode wurde speziell auf die Forscher, wie man Funkenentladung Experimente, die die Miller-Urey-Experiment ähneln einem vereinfachten 3 L-Reaktionsgefäß, wie in Miller 1972 Publikationen 9,10 beschrieben durchführen zu unterrichten. Da dieses Experiment beinhaltet einen Hochspannungslichtbogen über brennbare Gase wirken, ist es wichtig, O 2 aus dem Reaktionskolben zu entfernen, um die Explosionsgefahr, die bei der Verbrennung von Kohlenstoff reduziert haltigen Gasen wie Methan oder Kohlenmonoxid auftreten können, zu beseitigen, oder Reaktions of H 2 mit Sauerstoff. Es gibt noch weitere Details, die in die Vorbereitung, um das Experiment durchzuführen hier diskutiert gehalten werden sollte. Erstens, wenn die Arbeit mit Glas Vakuumleitungen und Druckgase besteht die inhärente Gefahr der Implosion und sowohl über-Druck. Daher muss eine Schutzbrille getragen werden. Zweitens wird das Experiment in der Regel bei weniger als der Atmosphärendruck durchgeführt. Dies minimiert die Gefahr der Über Druck auf den Verteiler und Reaktionskolben. Glaswaren bei oder über Atmosphärendruck abgegeben werden, jedoch sind Drücke oberhalb von 1 atm nicht empfohlen. Drücke können in diesen Experimenten erhöhen als wasserunlösliche H 2 freigesetzt wird aus reduzierten Gase (wie CH 4 und NH 3). Over-Druck kann zu Leckage, die es erlauben kann atmosphärischen O 2 den Reaktionskolben zu geben, so dass es möglich ist, um die Verbrennung zu induzieren, was zu einer Explosion führen. Drittenses sollte bedacht werden, dass die Änderung dieses Protokoll, um Variationen des Experiment durchzuführen erfordert eine sorgfältige Planung, um sicherzustellen unsicheren Bedingungen nicht erstellt werden. Viertens ist es sehr empfehlenswert, dass der potenzielle Experimentator lesen Sie die gesamte Protokoll sorgfältig mehrmals vor dem Versuch, dieses Experiment zu sein, dass er oder sie ist mit möglichen Gefahren vertraut und dass alle notwendige Hardware zur Verfügung steht und an Ort und Stelle. Schließlich, die Durchführung von Versuchen mit brennbaren Gasen erfordern die Einhaltung der Umwelt-und Gesundheitsabteilungsrichtlinien des Experimentators Gastinstitution. Bitte beachten Sie diese Empfehlungen, bevor Sie mit Experimenten fortfahren. Alle Schritte in dem Protokoll hier beschrieben sind in Übereinstimmung mit der Autoren-Host institutionelle Umwelt, Gesundheit und Sicherheit Richtlinien.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="824">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">Glass Plugs for Manifold</td>
			<td style="width:180px;">Chemglass</td>
			<td style="width:119px;">CG-983-01</td>
			<td style="width:283px;">N/A</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">High Vacuum Grease</td>
			<td style="width:180px;">Apiezon</td>
			<td style="width:119px;">N/A</td>
			<td>Type M/N</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">Silicon High Vacuum Grease</td>
			<td style="width:180px;">Dow Corning</td>
			<td>1597418</td>
			<td>N/A</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">Teflon PFA Tubing</td>
			<td style="width:180px;">McMaster-Carr</td>
			<td><a href="http://www.mcmaster.com/#51805K54" title="Add this product to your current order">51805K54</a></td>
			<td>N/A</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">Ultra-Torr Vacuum Fittings</td>
			<td style="width:180px;">Swagelok</td>
			<td>SS-4-UT-6</td>
			<td>N/A</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Dry Scroll Vacuum Pump</td>
			<td>Edwards</td>
			<td>A72401905</td>
			<td>N/A</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">U-Tube Manometer</td>
			<td>Alta-Robbins</td>
			<td>100SS</td>
			<td>N/A</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">Tungsten Electrodes</td>
			<td>Diamond Ground Products</td>
			<td>TH2-1/16</td>
			<td>2% thoriated</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">Methanol</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td style="width:119px;">N/A</td>
			<td>Ultrapure HPLC Grade</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">Teflon-Coated Magnetic Stir Bar</td>
			<td style="width:180px;">McMaster-Carr</td>
			<td><a href="http://www.mcmaster.com/#5678K127" title="Add this product to your current order">5678K127</a></td>
			<td>N/A</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;">Gaseous NH3</td>
			<td>Airgas</td>
			<td>AMAHLB</td>
			<td>99.99% purity</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;">Gaseous CH4 </td>
			<td style="width:180px;">Airgas</td>
			<td style="width:119px;">ME UHP300</td>
			<td>99.99% purity</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;">Gaseous N2</td>
			<td style="width:180px;">Airgas</td>
			<td>NI UHP300</td>
			<td>99.999% purity</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">Tesla Coil</td>
			<td>Electro-Technic Products</td>
			<td>15001</td>
			<td>Model BD-50E</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">24 Hour Plug-In Basic Timer</td>
			<td>General Electric Company</td>
			<td>15119</td>
			<td>N/A</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">Cleaning Detergent</td>
			<td style="width:180px;">Alconox</td>
			<td>1104</td>
			<td>N/A</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">Toluene</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td style="width:119px;">N/A</td>
			<td>Optima Grade</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">Luna Phenyl-Hexyl HPLC Column</td>
			<td style="width:180px;">Phenomenex</td>
			<td>00G-4257-E0</td>
			<td>Brand: Luna</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">Formic Acid</td>
			<td style="width:180px;">Sigma-Alrich</td>
			<td style="width:119px;">F0507</td>
			<td>Used to make 50 mM ammonium formate</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

conducting miller-urey experiments

Im Jahr 1953, berichtete Stanley Miller die Produktion von Biomolekülen aus einfachen gasförmigen Ausgangsstoffe, mit einer Vorrichtung gebaut, um Atmosphäre-Ozean-System des Ur-Erde zu simulieren. Miller wurden 200 ml Wasser, 100 mmHg von H 2, 200 mmHg von CH 4 und 200 mmHg von NH 3 in die Vorrichtung, dann einer dieser Mischung unter Rückfluss, um eine elektrische Entladung für eine Woche, während das Wasser gleichzeitig erhitzt. Der Zweck dieses Manuskript ist, um dem Leser ein allgemeines experimentelles Protokoll, das verwendet werden kann, um eine Funkenentladung Experiment Miller-Urey Typ durchzuführen, unter Verwendung einer vereinfachten 3 l-Reaktionskolben werden. Da das Experiment beinhaltet die Exposition brennbare Gase zu einer Hochspannungsentladung, ist es erwähnenswert wichtige Schritte, die das Risiko von Explosionen zu reduzieren. Die in dieser Arbeit beschriebenen allgemeinen Verfahren kann hochgerechnet zu entwerfen und führen eine Vielzahl von elektrischen Entladungsexperiment werdens simuliert primitive Planetenumgebungen.

Die elektrische Entladung in Experimenten synthetisierten Produkte können ziemlich komplex sein, und es gibt zahlreiche analytische Ansätze, die verwendet werden können, um sie zu untersuchen. Einige der am häufigsten verwendeten Techniken, die in der Literatur für die Analyse von Aminosäuren werden hier diskutiert. Chromatographischen und massenspektrometrischen Methoden sind sehr informativ Techniken für die Analyse der von Miller-Urey Funkenentladung Experimente produziert komplexe chemische Gemische. Aminosä...

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Conducting Miller-Urey Experiments

Die Miller-Urey-Experiment war eine bahnbrechende Studie über die abiotischen Synthese von organischen Verbindungen mit möglicher Relevanz für die Entstehung des Lebens. Einfache Gase wurden in einer Glasapparatur eingeführt und mit einer elektrischen Entladung ausgesetzt ist, simulieren die Wirkung von Blitz im Atmosphäre-Ozean-System des Ur-Erde. Das Experiment wurde für eine Woche durchgeführt, wonach die entnommene Proben wurden für die chemischen Bausteine ​​des Lebens analysiert.

Miller-Urey Durchführung von Experimenten

In 1953, Stanley Miller reported the production of biomolecules from simple gaseous starting materials, using an apparatus constructed to simulate the ...

Research

JoVE Journal

Chemistry

68.2K Aufrufe.  Georgia Institute of Technology.  Die Miller-Urey-Experiment war eine bahnbrechende Studie über die abiotischen Synthese von organischen Verbindungen mit möglicher Relevanz für die Entstehung des Lebens. Einfache Gase wurden in einer Glasapparatur eingeführt und mit einer elektrischen Entladung ausgesetzt ist, simulieren die Wirkung von Blitz im Atmosphäre-Ozean-System des Ur-Erde. Das Experiment wurde für eine Woche durchgeführt, wonach die entnommene Proben wurden für die chemischen Bausteine ?...

Serie: Conducting Miller-Urey Experiments

Photodynamic Therapy with Blended Conducting Polymer/Fullerene Nanoparticle Photosensitizers

In this article a method for the fabrication and reproducible in-vitro evaluation of conducting polymer nanoparticles blended with fullerene as the next generation photosensitizers for Photodynamic Therapy (PDT) is reported. The nanoparticles are formed by hydrophobic interaction of the semiconducting polymer MEH-PPV (poly[2-methoxy-5-(2-ethylhexyloxy)-1,4-phenylenevinylene]) with the fullerene PCBM (phenyl-C61-butyric acid methyl ester) in the presence of a non-compatible solvent. MEH-PPV has a high extinction coefficient that leads to high rates of triplet formation, and efficient charge and energy transfer to the fullerene PCBM. The latter processes enhance the efficiency of the PDT system through fullerene assisted triplet and radical formation, and ultrafast deactivation of MEH-PPV excited stated. The results reported here show that this nanoparticle PDT sensitizing system is highly effective and shows unexpected specificity to cancer cell lines.

This protocol describes a method for the fabrication of conducting polymer nanoparticles blended with fullerene. These nanoparticles were investigated for their potential use as a next generation photosensitizers for Photodynamic Therapy (PDT).

Photodynamische Therapie mit Blended leitendes Polymer / Fullerene Nanopartikel Photosensibilisatoren

In this article a method for the fabrication and reproducible in-vitro evaluation of conducting polymer nanoparticles blended with fullerene as the next ...

Forschung

Chemie

Measurements of Long-range Electronic Correlations During Femtosecond Diffraction Experiments Performed on Nanocrystals of Buckminsterfullerene

The precise details of the interaction of intense X-ray pulses with matter are a topic of intense interest to researchers attempting to interpret the results of femtosecond X-ray free electron laser (XFEL) experiments. An increasing number of experimental observations have shown that although nuclear motion can be negligible, given a short enough incident pulse duration, electronic motion cannot be ignored. The current and widely accepted models assume that although electrons undergo dynamics driven by interaction with the pulse, their motion could largely be considered &#39;random&#39;. This would then allow the supposedly incoherent contribution from the electronic motion to be treated as a continuous background signal and thus ignored. The original aim of our experiment was to precisely measure the change in intensity of individual Bragg peaks, due to X-ray induced electronic damage in a model system, crystalline C60. Contrary to this expectation, we observed that at the highest X-ray intensities, the electron dynamics in C60 were in fact highly correlated, and over sufficiently long distances that the positions of the Bragg reflections are significantly altered. This paper describes in detail the methods and protocols used for these experiments, which were conducted both at the Linac Coherent Light Source (LCLS) and the Australian Synchrotron (AS) as well as the crystallographic approaches used to analyse the data.

We describe an experiment designed to probe the electronic damage induced in nanocrystals of Buckminsterfullerene (C60) by intense, femtosecond pulses of X-rays. The experiment found that, surprisingly, rather than being stochastic, the X-ray induced electron dynamics in C60 are highly correlated, extending over hundreds of unit cells within the crystals1.

Messungen von Langstrecken elektronische Korrelationen während Femtosekunden Beugungsexperimente auf Nanokristallen Buckminsterfulleren durchgeführt

The precise details of the interaction of intense X-ray pulses with matter are a topic of intense interest to researchers attempting to interpret the ...

Reliable Mechanochemistry: Protocols for Reproducible Outcomes of Neat and Liquid Assisted Ball-mill Grinding Experiments

The equilibrium outcomes of ball mill grinding can dramatically change as a function of even tiny variations in the experimental conditions such as the presence of very small amounts of added solvent. To reproducibly and accurately capture this sensitivity, the experimentalist needs to carefully consider every single factor that can affect the ball mill grinding reaction under investigation, from ensuring the grinding jars are clean and dry before use, to accurately adding the stoichiometry of the starting materials, to validating that the delivery of solvent volume is accurate, to ensuring that the interaction between the solvent and the powder is well understood and, if necessary, a specific soaking time is added to the procedure. Preliminary kinetic studies are essential to determine the necessary milling time to achieve equilibrium. Only then can exquisite phase composition curves be obtained as a function of the solvent concentration under ball mill liquid assisted grinding (LAG). By using strict and careful procedures analogous to the ones here presented, such milling equilibrium curves can be obtained for virtually all milling systems. The system we use to demonstrate these procedures is a disulfide exchange reaction starting from the equimolar mixture of two homodimers to obtain at equilibrium quantitative heterodimer. The latter is formed by ball mill grinding as two different polymorphs, Form A and Form B. The ratio R = [Form B] / ([Form A] + [Form B]) at milling equilibrium depends on the nature and concentration of the solvent in the milling jar.

We present detailed procedures to produce experimental equilibrium curves of the phase composition as a function of solvent concentration in a solid state system under milling conditions.

Zuverlässige Mechanochemie: Unterstützte Protokolle für reproduzierbare Ergebnisse der Neat und Flüssigkeit Kugelmühle Schleifen Experimente

The equilibrium outcomes of ball mill grinding can dramatically change as a function of even tiny variations in the experimental conditions such as the ...

An Experimental Protocol for Femtosecond NIR/UV - XUV Pump-Probe Experiments with Free-Electron Lasers

This protocol describes key steps in performing and analyzing femtosecond pump-probe experiments that combine a femtosecond optical laser with a free-electron laser. This includes methods to establish the spatial and temporal overlap between the optical and free-electron laser pulses during the experiment, as well as important aspects of the data analysis, such as corrections for arrival time jitter, which are necessary to obtain high-quality pump-probe data sets with the best possible temporal resolution. These methods are demonstrated for an exemplary experiment performed at the FLASH (Free-electron LASer Hamburg) free-electron laser in order to study ultrafast photochemistry in gas-phase molecules by means of velocity map ion imaging. However, most of the strategies are also applicable to similar pump-probe experiments using other targets or other experimental techniques.

This protocol describes the key steps for performing and analyzing pump-probe experiments combining a femtosecond optical laser with a free-electron laser in order to study ultrafast photochemical reactions in gas-phase molecules.

Ein experimentelles Protokoll für Femtosekunden NIR/UV - XUV Pumpe-Probe Experimente mit freie-Elektronen-Laser

This protocol describes key steps in performing and analyzing femtosecond pump-probe experiments that combine a femtosecond optical laser with a ...

Using a Cyclic Ion Mobility Spectrometer for Tandem Ion Mobility Experiments

Accurate characterization of chemical structures is important to understand their underlying biological mechanisms and functional properties. Mass spectrometry (MS) is a popular tool but is not always sufficient to completely unveil all structural features. For example, although carbohydrates are biologically relevant, their characterization is complicated by numerous levels of isomerism. Ion mobility spectrometry (IMS) is an interesting complement because it is sensitive to ion conformations and, thus, to isomerism. 
Furthermore, recent advances have significantly improved the technique: the last generation of Cyclic IMS instruments offers additional capabilities compared to linear IMS instruments, such as an increased resolving power or the possibility to perform tandem ion mobility (IMS/IMS) experiments. During IMS/IMS, an ion is selected based on its ion mobility, fragmented, and reanalyzed to obtain ion mobility information about its fragments. Recent work showed that the mobility profiles of the fragments contained in such IMS/IMS data can act as a fingerprint of a particular glycan and can be used in a molecular networking strategy to organize glycomics datasets in a structurally relevant way. 
The goal of this protocol is thus to describe how to generate IMS/IMS data, from sample preparation to the final Collision Cross Section (CCS) calibration of the ion mobility dimension that yields reproducible spectra. Taking the example of one representative glycan, this protocol will show how to build an IMS/IMS control sequence on a Cyclic IMS instrument, how to account for this control sequence to translate IMS arrival time into drift time (i.e., the effective separation time applied to the ions), and how to extract the relevant mobility information from the raw data. This protocol is designed to clearly explain the critical points of an IMS/IMS experiment and thus help new Cyclic IMS users perform straightforward and reproducible acquisitions.

Ion mobility spectrometry (IMS) is an interesting complement to mass spectrometry for the characterization of biomolecules, notably because it is sensitive to isomerism. This protocol describes a tandem IMS (IMS/IMS) experiment, which allows the isolation of a molecule and the generation of the mobility profiles of its fragments.

Verwendung eines zyklischen Ionenmobilitätsspektrometers für Tandemionen-Mobilitätsexperimente

Accurate characterization of chemical structures is important to understand their underlying biological mechanisms and functional properties. Mass ...

A Workflow for Lipid Nanoparticle (LNP) Formulation Optimization using Designed Mixture-Process Experiments and Self-Validated Ensemble Models (SVEM)

We present a Quality by Design (QbD) styled approach for optimizing lipid nanoparticle (LNP) formulations, aiming to offer scientists an accessible workflow. The inherent restriction in these studies, where the molar ratios of ionizable, helper, and PEG lipids must add up to 100%, requires specialized design and analysis methods to accommodate this mixture constraint. Focusing on lipid and process factors that are commonly used in LNP design optimization, we provide steps that avoid many of the difficulties that traditionally arise in the design and analysis of mixture-process experiments by employing space-filling designs and utilizing the recently developed statistical framework of self-validated ensemble models (SVEM). In addition to producing candidate optimal formulations, the workflow also builds graphical summaries of the fitted statistical models that simplify the interpretation of the results. The newly identified candidate formulations are assessed with confirmation runs and optionally can be conducted in the context of a more comprehensive second-phase study.

A Workflow for Lipid Nanoparticle LNP Formulation Optimization using Designed Mixture-Process Experiments and Self-Validated Ensemble Models SVEM

This protocol provides an approach to formulation optimization over mixture, continuous, and categorical study factors that minimizes subjective choices in the experimental design construction. For the analysis phase, an effective and easy-to-use modeling fitting procedure is employed.

Ein Workflow zur Optimierung der Formulierung von Lipid-Nanopartikeln (LNP) unter Verwendung von Experimenten mit designten Mischungsprozessen und selbstvalidierten Ensemblemodellen (SVEM)

We present a Quality by Design (QbD) styled approach for optimizing lipid nanoparticle (LNP) formulations, aiming to offer scientists an accessible ...

Fortschrittliche NMR-Techniken für die Analyse von Glykan-Protein-Wechselwirkungen

Disentangling Glycan-Protein Interactions: Nuclear Magnetic Resonance (NMR) to the Rescue

The interactions of glycans with proteins modulate many events related to health and disease. In fact, the establishment of these recognition events and their biological consequences are intimately related to the three-dimensional structures of both partners, as well as to their dynamic features and their presentation on the corresponding cell compartments. NMR techniques are unique to disentangle these characteristics and, indeed, diverse NMR-based methodologies have been developed and applied to monitor the binding events of glycans with their associate receptors. This protocol outlines the procedures to acquire, process and analyze two of the most powerful NMR methodologies employed in the NMR-glycobiology field, 1H-Saturation transfer difference (STD) and 1H,15N-Heteronuclear single quantum coherence (HSQC) titration experiments, which complementarily offer information from the glycan and protein perspective, respectively. Indeed, when combined they offer a powerful toolkit for elucidating both the structural and dynamic aspects of molecular recognition processes. This comprehensive approach enhances our understanding of glycan-protein interactions and contributes to advancing research in the chemical glycobiology field.

Autor im Rampenlicht: Enthüllung der strukturellen und dynamischen Aspekte der molekularen Glykanerkennung

Here, we present a protocol detailing the acquisition, processing, and analysis of a series of NMR experiments aimed at characterizing protein-glycan interactions in solution. Most common ligand-based and protein-based methodologies are outlined, which undoubtedly contribute to the fields of structural glycobiology and molecular recognition studies.

Glykan-Protein-Wechselwirkungen entwirren: Kernspinresonanz (NMR) als Rettung

The interactions of glycans with proteins modulate many events related to health and disease. In fact, the establishment of these recognition events and ...

15N-Heteronuclear Single Quantum Coherence (HSQC) Titration Experiments to Monitor the Chemical Shifts of the 1H and 15N NMR Resonances