米勒-尤列實驗
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米勒-尤列實驗（Miller-Urey experiment）是一項模擬假設性早期地球環境的實驗，研究目的是測試化學演化的發生情況。尤其是針對亞歷山大·歐帕林（Alexander Oparin）與J. B. S. 霍爾丹（J. B. S. Haldane）的學說進行檢驗，該學說認為早期地球環境使無機物合成有機化合物的反應較易發生。
米勒-尤列實驗是關於生命起源的經典實驗之一，由芝加哥大學的史坦利·米勒與哈羅德·尤列於1953年主導完成，其結果以《在可能的早期地球環境下之胺基酸生成》（A Production of Amino Acids Under Possible Primitive Earth Conditions）為題發表[1][2][3]。
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[编辑] 實驗方式與結果
在實驗中，研究者將水（H2O）、甲烷（CH4）、氨（NH3）、氫氣（H2）與一氧化碳（CO）密封於無菌狀態下的玻璃管於燒瓶內，並將其連結形成一個迴路。裝置中的一個燒瓶裝著半滿的液態水，另一個則含有一對電極。首先將液態水加熱促使其蒸發，進而產生水蒸氣；而另一燒瓶的電極通電後會產生火花，以模擬閃電。水蒸氣經過電極之後，又再度凝結並重回原先裝水的燒瓶中，使實驗得以循環進行。
於實驗開始一週後的觀察中發現，約有10%到15%的碳以有機化合物的形式存在。其中2%屬於胺基酸，以甘胺酸最多。而糖類、脂質與一些其他可構成核酸的原料也在實驗中形成；核酸本身，如DNA或RNA則未出現。在實驗中產生的各種化合物皆同時有左旋與右旋之光學異構物，為外消旋混合物。
[编辑] 實驗反應式
實驗中首先形成醛（R-CHO）與氰化氫（HCN），而兩者可作為接下來化學反應的原料，經由下列等通式生成其他化合物：
| 式一: | R-CHO + HCN + H2O |
|
H2N-CHR-COOH |
| 醛 | 胺基酸 |
| 式二: | R-CHO + HCN + 2 H2O |
|
HO-CHR-COOH + NH3 |
| 醛 | 胺基酸 |
[编辑] 含碳產物列表
由初始的59000微莫耳（μmol）的甲烷（CH4）所形成的含碳產物[4]：
| 產物 | 化學式 | 化合物莫耳數 (μmol) |
每一分子的碳原子數 | 碳原子莫耳數 (μmol) |
|---|---|---|---|---|
| 甲酸 | H − COOH | 2330 | 1 | 2330 |
| 甘胺酸* | H2N − CH2 − COOH | 630 | 2 | 1260 |
| 甘醇酸 | HO − CH2 − COOH | 560 | 2 | 1120 |
| 丙胺酸* | H3C − CH(NH2) − COOH | 340 | 3 | 1020 |
| 乳酸 | H3C − CH(OH) − COOH | 310 | 3 | 930 |
| β-丙胺酸 | H2N − CH2 − CH2 − COOH | 150 | 3 | 450 |
| 乙酸 | H3C − COOH | 150 | 2 | 300 |
| 丙酸 | H3C − CH2 − COOH | 130 | 3 | 390 |
| 亞氨基二乙酸 | HOOC − CH2 − NH − CH2 − COOH | 55 | 4 | 220 |
| 肌氨酸 | H3C − NH − CH2 − COOH | 50 | 3 | 150 |
| α-氨基-n-酪酸 | H3C − CH2 − CH(NH2) − COOH | 50 | 4 | 200 |
| α-羥基-n-酪酸 | H3C − CH2 − CH(OH) − COOH | 50 | 4 | 200 |
| 琥珀酸 | HOOC − CH2 − CH2 − COOH | 40 | 4 | 160 |
| 尿素 | H2N − CO − NH2 | 20 | 1 | 20 |
| N-甲基尿酸 | H2N − CO − NH − CH3 | 15 | 2 | 30 |
| 3-氮雜己二酸 | HOOC − CH2 − NH − CH2 − CH2 − COOH | 15 | 5 | 75 |
| N-甲基丙胺酸 | H3C − CH(NH − CH3) − COOH | 10 | 4 | 40 |
| 穀胺酸* | HOOC − CH2 − CH2 − CH(NH2) − COOH | 6 | 5 | 30 |
| 天冬胺酸* | HOOC − CH2 − CH(NH2) − COOH | 4 | 4 | 16 |
| α-氨基異酪酸 | H3C − C(CH3)(NH2) − COOH | 1 | 4 | 4 |
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總計
|
4916 | 8944 |
[编辑] 參考文獻
- ^ Miller S. L. (1953). "Production of Amino Acids Under Possible Primitive Earth Conditions". Science 117: 528. doi:10.1126/science.117.3046.528.
- ^ Miller S. L., and Urey, H. C (1959). "Organic Compound Synthesis on the Primitive Earth". Science 130: 245. doi:10.1126/science.130.3370.245.
- ^ A. Lazcano, J. L. Bada (2004). "The 1953 Stanley L. Miller Experiment: Fifty Years of Prebiotic Organic Chemistry". Origins of Life and Evolution of Biospheres 33: 235-242. doi:10.1023/A:1024807125069.
- ^ Richard E. Dickerson: Chemische Evlution und der Ursprung des Lebens, in Spektrum der Wissenschaft, 1979, Heft 9, S. 193
[编辑] 外部連結
- A Production of Amino Acids Under Possible Primitive Earth Conditions by Stanley L. Miller
