Эксперимент Миллера и Юри в чем он состоял значение и выводы

Опыты миллера доказали возможность тест

Используя содержание текста «Опыт Миллера и Юри», ответьте на следующие вопросы.

1. Что имитировали Миллер иЮри в своём эксперименте?

2. Какие вещества удалось синтезировать в аппарате Миллера иЮри?

3. Какое количество углерода в исходном эксперименте перешло в состав

Опыт Миллера и Юри.

Эксперимент Миллера−Юри — известный классический эксперимент, в котором имитировались гипотетические условия раннего периода развития Земли для проверки возможности химической эволюции. Фактически это был экспериментальный тест гипотезы, высказанной ранее Александром Опариным и Джоном Холдейном, о том, что условия, существовавшие на примитивной Земле, способствовали химическим реакциям, которые могли привести к синтезу органических молекул из неорганических. Опыт был проведён в 1953 году Стэнли Миллером и Гарольдом Юри.

Собранный аппарат представлял собой две колбы, соединённые стеклянными трубками в цикл. Заполнявший систему газ представлял собой смесь из метана, аммиака, водорода и монооксида углерода (CO). Одна колба была наполовину заполнена водой, которая при нагревании испарялась, и водяные пары попадали в верхнюю колбу, куда с помощью электродов подавались электрические разряды, имитирующие разряды молний на ранней Земле. По охлаждаемой трубке конденсировавшийся пар возвращался в нижнюю колбу, обеспечивая постоянную циркуляцию.

После одной недели непрерывного цикла Миллер и Юри обнаружили, что 10−15 % углерода перешло в органическую форму. Около 2 % углерода оказались в виде аминокислот, причём глицин оказался наиболее распространённой из них. Были также обнаружены сахара, липиды и предшественники нуклеиновых кислот. Эксперимент повторялся несколько раз

в 1953−1954 годах.

Миллер и Юри основывались в своих экспериментах на представлениях 1950-х годов о возможном составе земной атмосферы. После их экспериментов многие исследователи проводили подобные опыты в различных модификациях. Было показано, что даже небольшие изменения условий протекания процесса и состава газовой смеси (например, добавление азота или кислорода) могли привести к очень существенным изменениям образующихся органических молекул и повлиять на эффективность самого процесса их синтеза. В настоящее время вопрос о возможном составе первичной земной атмосферы остаётся открытым.

1. Состав первичной атмосферы Земли и процессы, происходящие в ней.

2. Аминокислоты, сахара, липиды и предшественники нуклеиновых кислот.

Источник

Эксперимент Миллера и Юри, в чем он состоял, значение и выводы

Миллер и Юри эксперимент он заключается в получении органических молекул с использованием более простых неорганических молекул в качестве исходного материала при определенных условиях. Целью эксперимента было воссоздание исконных условий планеты Земля.

Целью этого отдыха было проверить возможное происхождение биомолекул. Действительно, моделирование позволило получить молекулы, такие как аминокислоты и нуклеиновые кислоты, необходимые для живых организмов..

• 1 До Миллера и Юри: историческая перспектива
• 2 Из чего он состоял??
• 3 Результаты
• 4 Важность
• 5 выводов
• 6 Критики к эксперименту
• 7 ссылок

До Миллера и Юри: историческая перспектива

Объяснение происхождения жизни всегда было предметом споров и споров. Во времена Ренессанса считалось, что жизнь возникла внезапно и из ничего. Эта гипотеза известна как спонтанное поколение.

Впоследствии критическое мышление ученых начало прорастать, и гипотеза была отвергнута. Однако вопрос, поставленный в начале, оставался размытым.

В 1920-х годах ученые того времени использовали термин «первичный суп» для описания гипотетической океанической среды, в которой, вероятно, возникла жизнь..

Проблема заключалась в том, чтобы предложить логическое происхождение биомолекул, которые делают возможной жизнь (углеводы, белки, липиды и нуклеиновые кислоты) из неорганических молекул.

Уже в 50-х годах, до экспериментов Миллера и Юри, группе ученых удалось синтезировать муравьиную кислоту из углекислого газа. Это грозное открытие было опубликовано в престижном журнале наука.

Из чего он состоит??

К 1952 году Стэнли Миллер и Гарольд Юри разработали экспериментальный протокол для имитации примитивной среды в гениальной системе стеклянных трубок и электродов, созданных ими самими..

Система состояла из колбы с водой, аналогичной первобытному океану. С этой колбой был связан другой компонент с предполагаемой пребиотической средой.

Миллер и Юри использовали следующие пропорции, чтобы воссоздать его: 200 мм рт.ст. метана (СН₄), 100 мм рт. Ст. Водорода (Н₂), 200 мм рт.ст. аммиака (NH₃) и 200 мл воды (ч₂O).

Система также имела конденсатор, задачей которого было охлаждать газы, как обычно делал дождь. Кроме того, они объединили два электрода, способных генерировать высокое напряжение, с целью создания высокореактивных молекул, способствующих образованию сложных молекул..

Эти искры стремились симулировать возможные лучи и молнии пребиотической среды. Устройство заканчивалось U-образной частью, которая препятствовала распространению пара в противоположном направлении..

Эксперимент получил удар током в течение недели, в то время как вода нагревалась. Процесс нагрева моделируется солнечной энергией.

результаты

Первые дни смесь эксперимента была абсолютно чистой. В течение дня смесь начала приобретать красноватый цвет. В конце эксперимента эта жидкость приобрела интенсивный красный цвет, почти коричневый, и ее вязкость заметно возросла.

Эксперимент достиг своей основной цели, и сложные органические молекулы были получены из гипотетических компонентов первичной атмосферы (метан, аммиак, водород и водяной пар).

Исследователям удалось идентифицировать следы аминокислот, таких как глицин, аланин, аспарагиновая кислота и амино-н-масляная кислота, которые являются основными компонентами белков..

Успех этого эксперимента помог другим исследователям продолжить изучение происхождения органических молекул. Добавив модификации к протоколу Миллера и Юри, нам удалось воссоздать двадцать известных аминокислот.

Также было возможно генерировать нуклеотиды, которые являются основными строительными блоками генетического материала: ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) и РНК (рибонуклеиновая кислота).

важность

Эксперимент экспериментально доказал появление органических молекул и предлагает довольно привлекательный сценарий для объяснения возможного происхождения жизни..

Однако возникает внутренняя дилемма, поскольку молекула ДНК необходима для синтеза белков и РНК. Напомним, что центральная догма биологии предполагает, что ДНК транскрибируется в РНК, и это транскрибируется в белки (исключения известны из этой предпосылки, такие как ретровирусы).

Итак, как эти биомолекулы образуются из их мономеров (аминокислот и нуклеотидов) без присутствия ДНК?

К счастью, обнаружение рибозимов позволило прояснить этот очевидный парадокс. Эти молекулы являются каталитической РНК. Это решает проблему, поскольку одна и та же молекула может катализировать и нести генетическую информацию. Вот почему существует гипотеза о примитивном мире РНК..

Эта же РНК может реплицировать себя и участвовать в образовании белков. ДНК может прийти во вторую очередь и быть выбрана в качестве молекулы наследования на РНК.

Это может произойти по нескольким причинам, главным образом потому, что ДНК менее реактивна и более стабильна, чем РНК..

выводы

Основной вывод этого экспериментального плана может быть обобщен следующим утверждением: сложные органические молекулы могут происходить из более простых неорганических молекул, если они подвергаются воздействию условий предполагаемой примитивной атмосферы, таких как высокое напряжение, ультрафиолетовое излучение и низкое содержание кислорода.

Кроме того, были найдены некоторые неорганические молекулы, которые являются идеальными кандидатами для образования определенных аминокислот и нуклеотидов..

Эксперимент позволяет нам наблюдать, как могло происходить создание блоков живых организмов, предполагая, что первобытная среда соответствовала описанным выводам..

Весьма вероятно, что в мире до появления жизни компоненты были более многочисленными и сложными, чем те, которые использовал Миллер..

Хотя кажется невероятным предложить происхождение жизни, основанное на таких простых молекулах, Миллер мог доказать это с помощью тонкого и изобретательного эксперимента..

Критики к эксперименту

Есть все еще дебаты и противоречия о результатах этого эксперимента и как возникли первые клетки.

В настоящее время считается, что компоненты, которые Миллер использовал для формирования примитивной атмосферы, не соответствуют ее реальности. Более современное видение дает вулканам важную роль и предполагает, что газы, которые эти структуры производят минералы.

Ключевой момент эксперимента Миллера также был поставлен под сомнение. Некоторые исследователи считают, что атмосфера мало повлияла на создание живых организмов..

Источник



Эксперимент Миллера — Юри

Эксперимент Миллера — Юри

Эксперимент Миллера — Юри — известный классический эксперимент, в котором симулировались гипотетические условия раннего периода развития Земли для проверки возможности химической эволюции. Фактически это был экспериментальный тест гипотезы, высказанной ранее Александром Опариным и Джоном Холдейном, о том, что условия, существовавшие на примитивной Земле, способствовали химическим реакциям, которые могли привести к синтезу органических молекул из неорганических. Был проведён в 1953 году Стэнли Миллером и Гарольдом Юри. Аппарат, спроектированный для проведения эксперимента, включал смесь газов, соответствующую тогдашним представлениям о составе атмосферы ранней Земли, и пропускавшиеся через неё электрические разряды.

Эксперимент Миллера — Юри считается одним из важнейших опытов в исследовании происхождения жизни на Земле. Первичный анализ показал наличие в конечной смеси 5 аминокислот. Однако, более точный повторный анализ, опубликованный в 2008 году, показал, что эксперимент привёл к образованию 22 аминокислот. [1]

Содержание

Описание эксперимента

Собранный аппарат представлял собой две колбы, соединённые стеклянными трубками в цикл. Заполнявший систему газ представлял собой смесь из метана (CH₄), аммиака (NH₃), водорода (H₂) и монооксида углерода (CO). Одна колба была наполовину заполнена водой, которая при нагревании испарялась и водные пары попадали в верхнюю колбу, куда с помощью электродов подавались электрические разряды, имитирующие разряды молний на ранней Земле. По охлаждаемой трубке конденсировавшийся пар возвращался в нижнюю колбу, обеспечивая постоянную циркуляцию.

После одной недели непрерывного цикла Миллер и Юри обнаружили, что 10—15 % углерода перешло в органическую форму. Около 2 % углерода оказались в виде аминокислот, причём глицин оказался наиболее распространённой из них. Были также обнаружены сахара, липиды и предшественники нуклеиновых кислот. Эксперимент повторялся несколько раз в 1953—1954 годах. Миллер использовал два варианта аппарата, один из которых, т. н. «вулканический», имел определённое сужение в трубке, что приводило к ускоренному потоку водных паров через разрядную колбу, что, по его мнению, лучше имитировало вулканическую активность. Интересно, что повторный анализ проб Миллера, проведённый через 50 лет профессором и его бывшим сотрудником Джеффри Бейдом (англ. Jeffrey L. Bada ) с использованием современных методов исследования, обнаружил в пробах из «вулканического» аппарата 22 аминокислоты, то есть гораздо больше, чем считалось ранее.

Миллер и Юри основывались в своих экспериментах на представлениях 1950-х годов о возможном составе земной атмосферы. После их экспериментов многие исследователи проводили подобные опыты в различных модификациях. Было показано, что даже небольшие изменения условий процесса и состава газовой смеси (например, добавления азота или кислорода) могли привести к очень существенным изменениям как образующихся органических молекул, так и эффективности самого процесса их синтеза. В настоящее время вопрос о возможном составе первичной земной атмосферы остаётся открытым. Однако, считается, что высокая вулканическая активность того времени способствовала выбросу также таких компонентов как диоксид углерода (CO₂), азот, сероводород (H₂S), двуокись серы (SO₂).

Критика выводов эксперимента

Выводы о возможности химической эволюции, сделанные на основании данного эксперимента, подвергаются критике. Основным аргументом критиков является отсутствие единой хиральности у синтезированных аминокислот. Действительно, полученные аминокислоты представляли собой практически равную смесь стереоизомеров, в то время как для аминокислот биологического происхождения, в том числе входящих в состав белков, весьма характерно преобладание одного из стереоизомеров. По этой причине дальнейший синтез сложных органических веществ, лежащих в основе жизни, непосредственно из полученной смеси затруднён. По мнению критиков, хотя синтез важнейших органических веществ был явно продемонстрирован, далекоидущий вывод о возможности химической эволюции, сделанный непосредственно из этого опыта, не вполне обоснован. [2]

Много позже, в 2001 году, Алан Сагательян (Alan Saghatelian et al.) [3] показал, что самореплицирующиеся пептидные системы в состоянии эффективно усиливать молекулы определённого вращения в рацемической смеси, показав таким образом, что преобладание одного из стереоизомеров могло возникнуть естественным образом. Кроме того, показано, что существует возможность спонтанного возникновения хиральности в обычных химических реакциях [4] , известны также пути синтеза ряда стереоизомеров, в том числе, углеводородов и аминокислот, в присутствии оптически активных катализаторов. [5] [6] Впрочем, непосредственно в данном эксперименте ничего подобного в явном виде не произошло.

Проблему хиральности пытаются решить иными способами, в частности, через теорию занесения органики метеоритами. [7]

Источник

Как появилась жизнь на Земле?

Мы (как нам кажется) более или менее хорошо знаем прошлое нашей цивилизации. Мы знаем, откуда мы пришли (с точки зрения эволюции). И у нас есть довольно хорошее представление о пути, по которому шла природа до появления первых гоминидов. Но есть один вопрос, на который мы пока не знаем ответа. Звучит он так: как вообще появилась жизнь на Земле?

Жизнь на Земле. Эксперимент Миллера-Юри

Дело было так. Различные химические элементы были запечатаны внутри маленькой бутылки, соединенной с большой бутылкой. Маленькая, к тому же, была наполовину заполнена водой. Эту воду нагревали, чтобы вызвать испарение. И пар проникал в бутылку большего размера. Кроме того, в процессе принимало участие два электрода. Между ними постоянно проскакивали искры. Таким образом в водяном паре происходило возникновение и смешивание различных газов. Затем все это дело охлаждали. И вода снова конденсировалась и осаждалась. Что Вы сейчас прочитали? Нет, это не инструкция к набору «Юный Химик», которую продавали в магазине «Детский Мир» в 1986 году в Воронеже на улице Ленина дом 17😉.

Именно таким образом в 1952 год химик Стэнли Миллер под руководством еще одного исследователя Гарольда Юри провел интересный эксперимент. Он хотел проверить гипотезу о том, что условия на первичной Земле способствовали возникновению определенных химических реакций. Которые, в свою очередь, привели к появлению сложных органических соединений. Из неорганических соединений. Это процесс называется абиогенез. В эксперименте использовались вода, метан, аммиак и водород. Это именно те ингредиенты, из которых состоит вся жизнь на Земле.

Кирпичики

На самом деле это был очень важный эксперимент. Да, его результаты не позволили понять, как именно возникла жизнь на Земле. Однако он наглядно показал, что на нашей планете во времена ее юности вполне могли сформироваться элементарные блоки, которые позволили ей появиться. Так что же обнаружили ученые? Через сутки жидкость в устройстве стала розовой. И там завелись лягушки (нет)😊. Через неделю к раствору добавляли хлорид ртути. Это было сделано для предотвращения загрязнения полученного бульона микробами. Проведенная хроматография показала наличие в жидкости глицина, аланина-α и аланина-β, аспарагиновой кислоты и альфа-аминомасляной кислоты. Всего было обнаружено 5 аминокислот. По словам самого Миллера, который продолжал проводить подобные эксперименты до тех пор, пока его не выгнала из лаборатории уборщица мокрой тряпкой 😁, ему далось получить 11 различных аминокислот. Таким образом ученому удалось доказать, что аминокислоты могут появиться из неорганических молекул под воздействием атмосферного электричества.

На самом деле инструменты, которые использовал Миллер для своих опытов, были весьма примитивны. В наши дни подобные исследования дают другие результаты. Выяснилось, что аминокислот и аминов можно получить гораздо больше. В одном из относительно недавних экспериментов моделировалась вулканическая среда. И исследователи обнаружили 22 аминокислоты и 5 аминов.

Возможность появления сложных органических соединений из неорганических была подтверждена экспериментально. Это говорит о том, что изначальные строительные блоки для живых организмов с большой долей вероятности появились здесь, на Земле.

Еще одна теория

Некоторые ученые считают, что жизнь на Земле возникала даже не один раз! Эти лихие ребята серьезно полагают, что целая цепь совпадений, которая делает жизнь на этой планете уникальным явлением для Вселенной, могла произойти более одного раза! Если это так, то вся наблюдаемая часть Вселенной несомненно кишит жизнью. И вообще. Откуда нам знать, что жизнь — это не обязательное явление везде, где есть материя? Быть может это ее неотъемлемое свойство, как, например, масса или плотность! И как только где-то возникают необходимые условия, материя сама организуется в живое. Всегда.

Однако абиогенез — это только одна из теорий о происхождении жизни. Есть и другие. Одной из самых популярных является так называемая панспермия. Она говорит о том, что жизнь не обязательно должна была возникнуть на Земле. А вполне себе могла попасть на нашу планету в результате столкновений с Землей комет и метеоритов. И эта гипотеза вполне имеет право на жизнь. Поскольку ученые обнаружили органические молекулы в кометах Солнечной системы. Однако эта гипотеза не отвечает на главный вопрос — так как же все-таки появилась жизнь?

Возможно нам нужно просто подождать, чтобы найти жизнь на других планетах. Это позволит нам разгадать одну из величайших загадок науки. Ну или найти какое-то неопровержимое доказательство, доказывающее, что жизни больше нигде нет.

Многие ученые считают, что РНК является ключевой молекулой, которая привела к развитию гораздо более сложных форм. Однако мы до сих пор не знаем, как возникла молекула РНК. Но мы знаем, что это сложная молекула, состоящая из тысяч нуклеотидов. Нуклеотиды представляют собой более мелкие молекулы, которые соединяются друг с другом в очень специфических структурах. Некоторые из ученых считают, что РНК могла возникать самопроизвольно на Земле. Однако есть и те, которые считают, что вероятность такого события невероятно мала. Настолько мала, что жизнь на Земле — явление, которое произошло «только один раз во всей Вселенной».

Вам могут понравиться эти статьи:

Пришельцы. 5 основных видов

Почему мы на самом деле больше не летаем на Луну?

Верна ли официальная история человечества?

5 затерянных городов, которые так и не нашли

Сверхпустота Эридана. Аномалия бесконечности

Друзья! Если вам понравилась эта статья, ставьте лайк и подписывайтесь на наш канал! Спасибо!

И заходите на наш сайт – Живой Космос!

Источник

Миллер-Юри эксперимент

Миллера-Юри эксперимент (также Урей-Миллер эксперимент или Миллер эксперимент ) используется для подтверждения гипотезы , что в условиях постулируемого примитивной атмосферы , образование органических соединений , в частности аминокислот , более примитивных , чем необходимое условие для формирования из возможны одноклеточные формы жизни ( химическая эволюция ).

В 1953 году Стэнли Ллойд Миллер вместе с Гарольдом Клейтоном Ури смоделировали условия окружающей среды в лаборатории Чикагского университета, которые, согласно исследованиям того времени , могли преобладать на ранней стадии истории Земли (поздняя хадаическая эра ), и исследовали, какие сложные органические молекулы могут образовываться в этих условиях. Краткое описание эксперимента и его результатов впервые было дано в статье Science A Производство аминокислот в возможных примитивных земных условиях ( производство аминокислот в возможных ранних земных условиях ).

содержание

• 1 экспериментальная установка
• 2 результат
• 3 Модификации условий испытаний
• 4 Что в одиночку Миллер эксперимент не объясняет
• 5 путей реакции в эксперименте Миллера
• 6 Критика требований
• 7 литературы
• 8 веб-ссылок
• 9 доказательств

Экспериментальная установка

В эксперименте Миллера-Юри газовая смесь, которая должна соответствовать гипотетической атмосфере ранней Земли — вода (H ₂ O), метан (CH ₄ ), аммиак (NH ₃ ) и водород (H ₂ ) — генерирует электрические разряды. ( дуги ) в стеклянной колбе ) выставлены. Предполагается, что дуги, имитирующие грозовую молнию на ранней Земле, расщепляют молекулы газа на высокоактивные свободные радикалы . В то время как водяной пар образуется за счет нагрева воды во второй колбе, остальные газы поступают извне. Водяной пар конденсируется в охладителе под колбой, в котором возникают дуги . Конденсированная вода с продуктами реакции собирается в U-образном патрубке и, наконец, возвращается во вторую колбу через перелив .

Таким образом, ранний земной водный цикл очень упрощенно моделируется в экспериментальной установке : вода испаряется из «изначального океана» в колбе и поднимается в «изначальную атмосферу», где атмосферные газы реагируют друг с другом через молния. Атмосферная вода, наконец, конденсируется в «дождь» и переносит продукты реакции обратно в «первобытный океан». Как и в гипотетической первичной атмосфере, в аппарате не должно быть свободного кислорода (O ₂ ).

В нижней колбе постепенно накапливаются органические молекулы, которые через день окрашивают воду имитируемого первобытного моря в бледно-фиолетовый цвет, а через неделю превращаются в темно-красную мутную суспензию . После окончания эксперимента эту смесь готовили для анализа с хлоридом ртути (II) (HgCl ₂ ) и гидроксидом бария (Ba (OH) ₂ ), и ее состав анализировали с помощью бумажной хроматографии .

Полученные результаты

При начальном количестве 59000 микромолей CH ₄ :

Всего в биомолекулы превращается 18% молекул метана, остальное превращается в смолистую массу.

Этот эксперимент, первоначально проведенный в 1953 году, с тех пор дал сопоставимые результаты во многих вариантах. Это считается доказательством того, что атмосфера ранней Земли содержала органические молекулы в существенных концентрациях.

Исследования, проведенные в 2008 году на оригинальных сосудах, используемых Миллером, привели к идентификации восьми дополнительных, в основном гидроксилированных аминокислот, которые не были учтены аналитическими методами 1950-х годов. Однако эксперимент не может сделать никаких заявлений о том, как эти молекулы могли бы объединиться, чтобы сформировать большие структуры.

Модификации условий испытаний

• В качестве источника углерода: оксид углерода (CO) или диоксид углерода.
• В качестве источника азота: молекулярный азот N _2.
• Как источник энергии: ультрафиолетовый свет и огонь как источник тепла

Что не объясняет только эксперимент Миллера

• Аминокислоты, продуцируемые в организмах в виде рацемата 1: 1 , в основном представляют собой только L- аминокислоты . Проблему можно решить, используя минералы в качестве катализаторов , которые Миллер не использовал.
• В дополнение к некоторым аминокислотам также образуются соединения, которых нет в организмах, живущих сегодня, например, две аминокислоты, β-аланин и саркозин, изомерные аланину (см. Таблицу). Отсутствие этих соединений в сегодняшних организмах, возможно, можно объяснить отбором в эволюции метаболических путей, в результате чего все варианты, кроме аминокислот, используемых сегодня организмами, были устранены.

Пути реакции в эксперименте Миллера

Первоначально альдегиды (R — CHO) и синильная кислота ( цианистый водород HCN) являются первыми промежуточными продуктами из исходных материалов .

В последующей многостадийной реакции альдегиды реагируют с аммиаком в качестве катализатора с образованием аминокислот:

Суммарное уравнение: Р. — С. ЧАС О + ЧАС С. N + ЧАС 2 О ⟶ ЧАС 2 N — С. ЧАС Р. — С. О О ЧАС <\ displaystyle \ mathrm CHO + HCN + H_ <2>O \ longrightarrow H_ <2>N <->CHR <->COOH>>