本發(fā)明涉及非生物條件下氨基酸和核堿基的同步合成，特別涉及一種氨基酸和核堿基共生成的等離子體合成方法。

背景技術(shù)：

1、前生源條件下生物分子的合成是揭示生命起源的關(guān)鍵問題。其第一批生命分子的出現(xiàn)對于生命的起源與進(jìn)化至關(guān)重要。蛋白質(zhì)與核酸作為現(xiàn)代生命體重要組成部分，不僅在生命活動中發(fā)揮著調(diào)節(jié)代謝、提供能量及合成蛋白等功能，在生命起源與進(jìn)化過程中，尤其對于第一批原始細(xì)胞的出現(xiàn)有著極其重要的作用。特別地，它們的基本組成單位氨基酸和核堿基是最基本的生命組成部分，對以上關(guān)鍵化合物的同步前生源合成是與早期地球生命出現(xiàn)有關(guān)的最具挑戰(zhàn)性的任務(wù)之一。自米勒實(shí)驗(yàn)以來，數(shù)十年的工作從各種條件和能量來源研究了它們的起源，如深海熱液系統(tǒng)、干濕循環(huán)、冰冷環(huán)境、機(jī)械化學(xué)和礦物表面等，但這仍然是一個懸而未決的問題。

2、此外，普遍接受的rna世界假說表明，在目前基于蛋白質(zhì)酶和dna的生物化學(xué)之前，rna被地球的原始生命用于執(zhí)行催化和信息功能。然而，在非生物條件下rna的自發(fā)產(chǎn)生在很大程度上受到質(zhì)疑，行使功能的聚合物可能是rna的前體，如核堿基。此外，生命的出現(xiàn)不可能是單一物質(zhì)的進(jìn)化，分子之間的相互作用是生命起源的必要條件。原始地球中的多肽被認(rèn)為有利于與核酸建立一種分子共同進(jìn)化關(guān)系。因此有必要去探索一個可以同時產(chǎn)生氨基酸和核酸或其組分的途徑。

3、背景技術(shù)部分中公開的上述信息僅僅用于增強(qiáng)對本發(fā)明背景的理解，因此可能包含不構(gòu)成本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種氨基酸和核堿基共生成的等離子體合成方法，高壓放電產(chǎn)生的等離子體具有電子溫度高、反應(yīng)活性高等特點(diǎn)，能夠產(chǎn)生大量的高能電子以及高活性的自由基，通過碰撞或氧化作用斷裂無機(jī)分子間的化學(xué)鍵，進(jìn)而使其重新排列組合生成有機(jī)物分子，通過等離子體合成路徑，為生物分子的積累和相互作用提供環(huán)境，對生命的起源和進(jìn)化具有重要意義。

2、一種氨基酸和核堿基共生成的等離子體合成方法包括：

3、將預(yù)定比例的氨氣和二氧化碳通入容納超純水的等離子氣泡放電反應(yīng)器中；

4、在所述等離子氣泡放電反應(yīng)器中進(jìn)行放電反應(yīng)同步產(chǎn)生氨基酸和核堿基。

5、所述的一種氨基酸和核堿基共生成的等離子體合成方法中，等離子氣泡放電反應(yīng)器包括導(dǎo)入氣體的導(dǎo)氣管，所述導(dǎo)氣管包括混合預(yù)定比例的氨氣和二氧化碳的三通以形成混合氣體。

6、所述的一種氨基酸和核堿基共生成的等離子體合成方法中，等離子氣泡放電反應(yīng)器連接負(fù)極性直流電源以提供電能，且采用限流電阻防止電流過載。

7、所述的一種氨基酸和核堿基共生成的等離子體合成方法中，等離子氣泡放電反應(yīng)器的電壓調(diào)節(jié)至5?kv,?電流約為45?ma,?持續(xù)放電15分鐘。

8、所述的一種氨基酸和核堿基共生成的等離子體合成方法中，等離子氣泡放電反應(yīng)器的電極采用不銹鋼電極，電極外套石英管，石英管與電極之間卡入用于固定電極的卡環(huán)，石英管底部具有多個用于產(chǎn)生氣泡的微米級孔洞。

9、所述的一種氨基酸和核堿基共生成的等離子體合成方法中，微米級孔洞的直徑200?微米，通過減小氣泡尺寸以提高氨基酸和核堿基的產(chǎn)率，卡環(huán)為塑料卡環(huán)。

10、所述的一種氨基酸和核堿基共生成的等離子體合成方法中，通過控制氣體流速以調(diào)節(jié)氨基酸和核堿基的產(chǎn)率。

11、所述的一種氨基酸和核堿基共生成的等離子體合成方法中，預(yù)定比例為1:1，nh3?的純度至少為99.99%和co2?的純度至少為99.99%。

12、一種實(shí)施氨基酸和核堿基共生成的等離子體合成方法的氨基酸和核堿基共生成的等離子體合成裝置包括，

13、等離子氣泡放電反應(yīng)器，其容納超純水，等離子氣泡放電反應(yīng)器具有放電反應(yīng)的電極，

14、導(dǎo)氣管，其連通所述等離子氣泡放電反應(yīng)器以將預(yù)定比例的氨氣和二氧化碳通入等離子氣泡放電反應(yīng)器中；

15、負(fù)極性直流電源，其電性連接所述電極以在所述等離子氣泡放電反應(yīng)器中進(jìn)行放電反應(yīng)同步產(chǎn)生氨基酸和核堿基。

16、所述的等離子體合成裝置中，所述電極外套石英管，石英管與電極之間卡入用于固定電極的卡環(huán)，石英管底部具有多個用于產(chǎn)生氣泡的微米級孔洞。

17、所述的等離子體合成裝置中，微米級孔洞的直徑200?微米。

18、和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明反應(yīng)時間更短，可以產(chǎn)生更多的氨基酸和核堿基；現(xiàn)有技術(shù)只能產(chǎn)生氨基酸或者核堿基其中之一，本發(fā)明可以同步產(chǎn)生，這有利于為生命化學(xué)起源過程中分子間的相互作用提供條件。

技術(shù)特征：

1.一種氨基酸和核堿基共生成的等離子體合成方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氨基酸和核堿基共生成的等離子體合成方法，其特征在于，優(yōu)選的，等離子氣泡放電反應(yīng)器包括導(dǎo)入氣體的導(dǎo)氣管，所述導(dǎo)氣管包括混合預(yù)定比例的氨氣和二氧化碳的三通以形成混合氣體。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氨基酸和核堿基共生成的等離子體合成方法，其特征在于，等離子氣泡放電反應(yīng)器連接負(fù)極性直流電源以提供電能，且采用限流電阻防止電流過載，等離子氣泡放電反應(yīng)器的電壓調(diào)節(jié)至5?kv,?電流約為45ma,?持續(xù)放電15分鐘。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氨基酸和核堿基共生成的等離子體合成方法，其特征在于，等離子氣泡放電反應(yīng)器的電極采用不銹鋼電極，電極外套石英管，石英管與電極之間卡入用于固定電極的卡環(huán)，石英管底部具有多個用于產(chǎn)生氣泡的微米級孔洞。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種氨基酸和核堿基共生成的等離子體合成方法，其特征在于，微米級孔洞的直徑200?微米，通過減小氣泡尺寸以提高氨基酸和核堿基的產(chǎn)率，卡環(huán)為塑料卡環(huán)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氨基酸和核堿基共生成的等離子體合成方法，其特征在于，通過控制氣體流速以調(diào)節(jié)氨基酸和核堿基的產(chǎn)率。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氨基酸和核堿基共生成的等離子體合成方法，其特征在于，預(yù)定比例為1:1，nh3?的純度至少為99.99%和co2?的純度至少為99.99%。

8.一種實(shí)施權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的方法的氨基酸和核堿基共生成的等離子體合成裝置，其特征在于，其包括，

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的等離子體合成裝置，其特征在于，所述電極外套石英管，石英管與電極之間卡入用于固定電極的卡環(huán)，石英管底部具有多個用于產(chǎn)生氣泡的微米級孔洞。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的等離子體合成裝置，其特征在于，微米級孔洞的直徑200?微米。

技術(shù)總結(jié)
一種氨基酸和核堿基共生成的等離子體合成方法，該方法中，將預(yù)定比例的氨氣和二氧化碳通入容納超純水的等離子氣泡放電反應(yīng)器中；在所述等離子氣泡放電反應(yīng)器中進(jìn)行放電反應(yīng)同步產(chǎn)生氨基酸和核堿基。氨基酸和核堿基共生成的等離子體合成方法模擬了早期地球環(huán)境下自然閃電擊打海面生成氣泡的場景，作為生命的化學(xué)起源的第一步，并為非生物條件下生物分子的起源提供了新的路徑。

技術(shù)研發(fā)人員：周仁武,甘定偉
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西安交通大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19