velikost textu

Experimental study of chemical evolution of biomolecules under early Earth conditions

Upozornění: Informace získané z popisných dat či souborů uložených v Repozitáři závěrečných prací nemohou být použity k výdělečným účelům nebo vydávány za studijní, vědeckou nebo jinou tvůrčí činnost jiné osoby než autora.
Název:
Experimental study of chemical evolution of biomolecules under early Earth conditions
Název v češtině:
Experimentální studium chemické evoluce biomolekul v podmínkách rané Země
Typ:
Diplomová práce
Autor:
Bc. Antonín Knížek
Vedoucí:
RNDr. Martin Ferus, Ph.D.
Oponent:
doc. RNDr. Vojtěch Adam, Ph.D.
Konzultant:
prof. RNDr. Svatopluk Civiš, CSc.
Id práce:
186058
Fakulta:
Přírodovědecká fakulta (PřF)
Pracoviště:
Katedra fyzikální a makromol. chemie (31-260)
Program studia:
Chemie (N1407)
Obor studia:
Fyzikální chemie (NFYZD)
Přidělovaný titul:
Mgr.
Datum obhajoby:
23. 5. 2018
Výsledek obhajoby:
Výborně
Jazyk práce:
Angličtina
Klíčová slova:
nukleové báze, aminokyseliny, cukry, syntéza, plazma, astrochemie
Klíčová slova v angličtině:
nucleic bases, aminoacids, sugars, synthesis, plasma, astrochemistry
Abstrakt:
Abstrakt Vznik života na Zemi je jedním z prázdných míst lidského vědění. Tato práce je zaměřena na odhalení několika dílků této skládačky. Prezentujeme současný stav poznání zejména ve spojení se syntézou biomolekul za prebiotických podmínek. V této práci jsou předloženy výsledky experimentů, jež naznačují, že neutrální planetární atmosféra obsahující představitele vulkanických plynů (CO2, N2, H2O) může být působením měkkého UV záření v přítomnosti minerálních katalyzátorů přeměněna na relativně reaktivní směs redukovaných plynů (CH4, CO). Ty mohou být dále transformovány vysoce energetickými procesy za vzniku biomolekul. Směs CH4, CO + N2 představuje prototyp běžné redukční atmosféry, jíž podobné lze nalézt např. na Titanu, největším Saturnově měsíci, nebo také v minulosti na naší planetě coby tzv. sekundární atmosféru. V následných experimentech byla ekvimolární směs CH4 : CO : N2 v přítomnosti vodní páry exponována vysoce energetickému plazmatu, jež simuluje dopad asteroidu – jednu ze série impaktních událostí, kterým byla raná Země vystavena během prvních 600 milionů let své existence. Po dodání celkové energie 3250 J v laserových pulzech byla zjištěna přítomnost organických molekul důležitých pro prebiotickou chemii. Mezi nimi jsou např. báze ribonukleové kyseliny (adenin, uracil, guanin, cytosin), glycin a močovina. Ucelený scénář syntézy těchto molekul v jednom systému z HCN je zde předložen vůbec poprvé. Výsledky jsou podrobně rozebrány ve vztahu k současnému stavu poznání, odbornou literaturou a je kriticky posouzen jejich význam ve vztahu k prebiotické chemii. Dále jsou dosažené výsledky dány do kontextu s experimenty provedenými jak naším týmem, tak výzkumnými skupinami z celého světa. Klíčová slova: Vznik života, báze nukleových kyselin, fotokatalytická redukce oxidu uhličitého, methan, FTIR spektroskopie
Abstract v angličtině:
Abstract Origin of life is a still-enduring gap in human knowledge. This work is focused on revealing of several pieces of this puzzle. State of the art scenarios of biomolecules synthesis under prebiotic conditions are presented and discussed. This thesis presents our recent experiments suggesting a novel idea that neutral planetary atmosphere containing a mixture of neutral volcanic-type gasses (CO2, N2, H2O) can be converted over acidic mineral catalysts upon irradiation by a soft UV-radiation into a relatively reactive mixture of reducing gases (CH4, CO), which can be further reprocessed by high-energy chemistry. The resulting mixture (CH4, CO + N2) represents a common reducing atmosphere related e.g. to the chemistry of Titan, the largest moon of Saturn, as well as a possible representation of the secondary atmosphere of our planet. Also, photocatalytic reduction of CO2-rich atmosphere can explain the abiotic origin of methane on current Mars or other terrestrial planets. In our subsequent experiments, corresponding equimolar model mixture of CH4 : CO : N2 in presence of water vapour was subjected to reprocessing by high-power laser plasma simulating an asteroid impact – one of a series of impact events which the young Earth experienced during the first 600 million years of her history. Upon delivery of in total 3250 J of laser shock-wave energy into the sample, formation of organic molecules closely related to prebiotic chemistry was observed. Among those are the nucleic acid bases of RNA (adenine, uracil, guanine and cytosine), glycine and urea. For the first time, a complete scenario of one pot HCN-based synthesis of all the canonical nucleobases, the simplest amino acid glycine and urea is presented. The results are thoroughly discussed, their prebiotic plausibility is evaluated and our explorations are compared to other experiments performed by our team as well as by the other research groups. Keywords: Origin of life, nucleic acid bases, photocatalytic reduction of carbon dioxide, methane, FTIR spectroscopy
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce Bc. Antonín Knížek 4.74 MB
Stáhnout Příloha k práci Bc. Antonín Knížek 3.47 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce Bc. Antonín Knížek 332 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky Bc. Antonín Knížek 328 kB
Stáhnout Posudek vedoucího RNDr. Martin Ferus, Ph.D. 235 kB
Stáhnout Posudek oponenta doc. RNDr. Vojtěch Adam, Ph.D. 611 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby doc. RNDr. Miroslav Štěpánek, Ph.D. 152 kB