Wirtualne laboratorium (WL‑I)
W latach 20. XX w. sowiecki biochemik Aleksandr Iwanowicz Oparin postawił hipotezę mówiącą, że z cząsteczek nieorganicznych mogło powstać życie w pierwotnej atmosferze Ziemi. Według jego teorii Ziemia miała atmosferę o charakterze redukującym, co oznacza atmosferę ubogą w tlen, w której cząsteczki mają tendencję do oddawania elektronów. Podobną tezę wysnuł genetyk John B. S. Haldane. Obaj uczeni zasugerowali, że związki organiczne mogą spontanicznie powstać ze związków nieorganicznych, co na tamte czasy było stwierdzeniem przełomowym, ponieważ uważano wówczas, że związki organiczne i nieorganiczne znacząco się od siebie różnią. Podejrzewano nawet, że do syntezy tych pierwszych wymagana jest tajemnicza siła życiowa, vis vitalis.
W 1953 r. Stanley L. Miller wraz z Haroldem C. Ureyem potwierdzili hipotezę Oparina–Haldane’a. Podjęli oni próbę odtworzenia pierwotnej atmosfery ziemskiej. Do pierwszego eksperymentu użyli metanu, amoniaku, wodoru oraz pary wodnej. Skonstruowali specjalną aparaturę, złożoną z układu dwóch kolb – jednej wypełnionej częściowo wodą i drugiej zawierającej elektrody, dzięki którym możliwa była symulacja wyładowań elektrycznych w pierwotnej atmosferze Ziemi.
W trakcie eksperymentu badacze odkryli, że ok. 15% węgla zawartego w atmosferze zostało włączone do związków organicznych.
Przeprowadź eksperyment Millera–Ureya w wirtualnym laboratorium i rozwiąż problem badawczy. W formularzu zapisz swoje obserwacje, a następnie sformułuj wnioski.
Temat: Eksperymentalne potwierdzenie możliwości powstania życia na pierwotnej Ziemi.
Problem badawczy: W jakich warunkach doszło do powstania związków organicznych?
Odczynniki:
amoniak;
wodór;
metan;
woda.
Sprzęt laboratoryjny:
aparat Millera–Ureya;
urządzenie grzewcze;
urządzenie do zbierania danych;
komputer;
kolba;
probówki;
statyw.
Zasób interaktywny dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/Der0QASOA
Laboratorium 1
Przeprowadzono eksperyment Millera–Ureya w laboratorium.
Temat: Eksperymentalne potwierdzenie możliwości powstania życia na pierwotnej Ziemi.
Problem badawczy: W jaki sposób doszło do postania związków organicznych?
Hipoteza: Cząsteczki organiczne mogą powstawać w atmosferze redukcyjnej o składzie podobnym do przypuszczalnego składu pierwotnej Ziemi.
Odczynniki: amoniak, wodór, metan, tlen, woda.
Sprzęt laboratoryjny: aparat Millera‑Ureya, urządzenie grzewcze, urządzenie do zbierania danych, komputer, kolba, probówki, statyw.
Instrukcja wykonania doświadczenia:
Przeprowadzono próbę kontrolną. Włączono aparat Millera‑Ureya. Do reaktora dodano amoniak, metan i wodór. Włączono detektor, zebrano dane, a następnie analizowano skład próbki po 7 dniach.
Przeprowadzono próbę badawczą. Ponownie włączono aparat Millera‑Ureya. Do reaktora dodano amoniak, metan i wodór. Włączono podgrzewanie wody w kolbie oraz napięcie w reaktorze. Włączono detektor, zebrano dane, a następnie analizowano skład próbki po 7 dniach.
Obserwacje: W próbie kontrolnej, w której układ był w temperaturze pokojowej i nie włączono wyładowań elektrycznych, nie wykryto związków organicznych. W przypadku podgrzania układu i zastosowania wyładowań elektrycznych po tygodniu w układzie pojawiły się związki organiczne – aminokwasy (stwierdzono obecność alaniny, glicyny, leucyny i waliny).
Wnioski: Do wytworzenia związków organicznych z substratów nieorganicznych niezbędne są warunki redukujące i wysoka temperatura. Hipoteza jest prawdziwa.