160px|mini|Stanley Miller Miller-Ureyev eksperiment (ili Urey-Millerov eksperiment) bio je eksperiment koji je simulirao hipotetičke uvjete za koje se smatralo da su postojali na Zemlji u prvim fazama nastanka i provjeravali su mogućnost kemijskih početaka života. Ovaj eksperiment dokazao je hipotezu Aleksandra Oparina i J. B. S. Haldanea da su uvjeti na ranoj Zemlji omogućavali kemijske reakcije koje su sintetizirale organske spojeve od anorganskih. Ovaj su eksperiment 1952. godine izveli Stanley Miller i Harold Urey sa Sveučilišta u Chicagu, a njegove rezultate objavili su 1953. godine. Miller states that he made "A more complete analysis of the products" in the 1953 experiment, listing additional results.
Eksperiment mini|350px|Skica eksperimenta
U svom su eksperimentu Miller i Urey koristili vodu (H2O), metan (CH4), amonijak (NH3) i vodik (H2) u zatvorenom i steriliziranom sklopu, koji se sastojao od dvije zatvorene staklene posude povezane sustavom staklenih cijevi. U prvoj se posudi nalazila tekuća voda koja je grijanjem služila kao izvor vodene pare, dok se u drugoj nalazila navedena smjesa plinova i dvije elektrode. Električni luk stvoren od elektroda je simulirao munje u prvobitnoj atmosferi. Smjesa se potom hladila i voda se ponovo kondenzirala u prvoj posudi kako bi ponovo započela ciklus.
Nakon tjedan dana neprekidnog protoka vodene pare i plinova u nepromijenjenim uvjetima, Miller i Urey primijetili su da je 15%-20% ugljika iz metana formiralo organske spojeve, među njima i pojedine aminokiseline, osnovne sastavne dijelove bjelančevina. (vidi tablicu niže)
Ipak, mora se naglasiti, da su stvorene aminokiseline bile L ("lijevi") i D ("desni") optički izomeri u jednakim količinama. Takva distribucija nije karakteristična za makromolekule u živim bićima kakve danas poznajemo. Bjelančevine su u svim živim bićima danas sastavljene samo od L-aminokiselina. Sama proizvodnja oba optička izomera dala je sigurnost znanstvenicima da su spojevi posljedica same kemijske reakcije, a ne proizvod kontaminacije vanjskih živih organizama.
Rezultati Od 59.000 mikromola (µmol = 1/1.000.000 mola) CH4 koji su ušli u reakciju, dobiveno je:Richard E. Dickerson: Chemische Evolution und der Ursprung des Lebens, in Spektrum der Wissenschaft, 1979.,svezak 9, str. 193.
{| class="wikitable" |- !Molekula ! Kemijska formula ! Proizvedeno (N° µmol) !Atomi C ! Atomi C u µmol |- |Mravlja kiselina | |<center>2330 |<center>1 |<center>2330 |- |Glicin * | |<center>630 |<center>2 |<center>1260 |- |Glikolna kiselina | |<center>560 |<center>2 |<center>1120 |- |Alanin * | |<center>340 |<center>3 |<center>1020 |- |Mliječna kiselina | |<center>310 |<center>3 |<center>930 |- |ß-Alanin | |<center>150 |<center>3 |<center>450 |- |Octena kiselina | |<center>150 |<center>2 |<center>300 |- |Propionska kiselina | |<center>130 |<center>3 |<center>390 |- |Iminodioctena kiselina | |<center>55 |<center>4 |<center>220 |- |Diaminooctena kiselina | |<center>50 |<center>3 |<center>150 |- | a-amino-n-maslačna kiselina | |<center>50 |<center>4 |<center>200 |- | a-hidroksi-n-maslačna kiselina | |<center>50 |<center>4 |<center>200 |- |Sukcinska kiselina (jantarna) | |<center>40 |<center>4 |<center>160 |- |Urea | |<center>20 |<center>1 |<center>20 |- |N-Metilurea | |<center>15 |<center>2 |<center>30 |- |N-Metilalanin | |<center>10 |<center>4 |<center>40 |- |Glutaminska kiselina *
|<center>6 |<center>5 |<center>30 |- |Asparaginska kiselina * | |<center>4 |<center>4 |<center>16 |- | a-aminoizomaslačna kiselina | |<center>1 |<center>4 |<center>4
|<center>Ukupno: 4916 | |<center>Ukupno: 8944
* = aminokiseline koje ulaze u sastav bjelančevina
Miller je tim eksperimentom dokazao da električna pražnjenja koja simuliraju ona atmosferska, u prisutnosti vode i plinova za koje se pretpostavljalo da su bili prisutni u prvobitoj atmosferi mogu proizvesti organske molekule, među njima i aminokiseline.
Neki su dokazi nagovijestili da je Zemljina prvobitna atmosfera mogla imati drugačiji sastav plinova od onih korištenih u Miller-Ureyevom eksperimentu. Postoje dokazi o velikim vulkanskim erupcijama prije četiri milijarde godina, koje bi mogle ispustiti ugljikov(IV) oksid, dušik, sumporovodik (H2S) i sumporov dioksid (SO2) u atmosferu. Miller je ponovio svoj eksperiment 1958. godine, ovaj put u izmijenjenim uvjetima dodavši sumporovodik (H2S), plin koji se oslobađa kod vulkanskih reakcija.
Poslije Milerove smrti 2007. godine, Jeffrey Bada i suradnici koji su pronašli i ispitali konzervirane uzorke eksperimenta iz 1958. godine uspjeli su dokazati da su nastale 23 različite aminokiseline u odnosu na Millerov prvobitni eksperiment. Ovo je značajno više nego što je Miller prvobitno objavio i više od 20 koji se javljaju u živim bićima. U ponovljenom eksperimentu je dokazana i sinteza 7 organskih spojeva koji sadrže sumpor (S), među kojima je i metionin, koji ulazi u sastav bjelančevina.
Tijek kemijskih reakcija Tijekom trajanja kemijske reakcije, Miller je sakupljao uzorke i otkrio da se koncentracija amonijaka i metana postupno smanjuje i da dolazi do nastanka cijanovodične kiseline, cijanogena i formaldehida:
(Proces BMA)
Do sinteze aminokiselina dolazilo je kasnije uz postupno smanjivanje koncentracije aldehida i cijanovodične kiseline. Time je dokazano da su aminokiseline nastale kemijskom reakcijom poznatom kao Streckerova sinteza.
Aldehid, cijanovodična kiselina i voda reagiraju i nastaje aminokiselina.
Aldehid, cijanovodična kiselina i voda reagiraju i nastaje a-hidroksi-aminokiselina.
Izvori
Vanjske poveznice A Production of Amino Acids Under Possible Primitive Earth Conditions (autor: Stanley L. Miller, Science, br. 117., svibanj 15, 1953.) A simulation of the Miller–Urey Experiment along with a video Interview with Stanley Miller (autor: Scott Ellis iz CalSpace; UCSD) Origin-Of-Life Chemistry Revisited: Reanalysis of famous spark-discharge experiments reveals a richer collection of amino acids were formed Miller–Urey experiment explained
Kategorija:Biološka evolucija Kategorija:Biokemija