模拟海底热液系统氨基酸合成的研究

论文摘要

海底热液活动的发现是地质学领域内继板块构造理论确立后的又一次革命性成果。现代海底热液活动以及生命活动的探索研究已成为当代海洋科学、地质学、地球化学、矿床学及海洋生物学等多学科的重大前沿热点，尤其是模拟热液环境生命小分子物质(如氨基酸)合成的研究，它与海底生命起源、热液微生物的分布有着密切的联系。目前国内对于这方面的研究报道很少，尚处于起步阶段；发达国家由于涉足该领域的研究较早，加之设备先进，已取得了较大的成就，但还存在着一些局限和不足，如反应流动介质为淡水，尚未采用真实海水等问题。为了能真实地模拟热液系统，实现生命小分子物质合成的研究，本文设计并建立了多功能模拟热液环境实验装置。同时应用该装置进行了高温高压环境下甲醛和氨合成氨基酸的实验，以了解极端环境条件下生命起源的一部分。结论：(1)建立了多功能模拟热液环境实验装置；(2)从茚三酮定性显色法结果可知，高温高压环境下甲醛和氨反应生成了氨基酸混合物；(3)采用气质联用法检测到合成反应中重要的中间产物，二甲醛及其衍生物。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 海底热液系统和生命起源概述
• 1.1 海底热液系统
• 1.1.1 海底热液系统的组成和特点
• 1.1.2 超临界水
• 1.2 氨基酸合成研究的现状
• 1.2.1 高温高压氨基酸的合成
• 1.2.2 中温中压氨基酸的合成
• 1.3 小结
• 1.3.1 合成氨基酸的原料
• 1.3.2 温度对氨基酸合成的影响
• 1.3.3 流动介质对氨基酸合成的影响
• 1.3.4 矿物集合对氨基酸合成的影响
• 1.4 本文研究内容
• 第二章 实验装置设计与调试
• 2.1 装置性能设计
• 2.1.1 装置设计指标
• 2.1.2 装置设计
• 2.1.2.1 液路及压力控制系统
• 2.1.2.2 温度控制系统
• 2.1.2.3 加料取样及加气加液系统
• 2.1.2.4 数据传输与记录系统
• 2.2 装置流程
• 2.2.1 并联流程
• 2.2.1.1 组成及工作原理
• 2.2.1.2 功能
• 2.2.1.3 操作说明
• 2.2.2 串联流程
• 2.2.2.1 组成及工作原理
• 2.2.2.2 功能
• 2.2.2.3 操作说明
• 2.3 装置调试运行
• 2.3.1 温度和压力的稳定性测试
• 2.3.2 开停车测试
• 2.3.2.1 问题
• 2.3.2.2 原因
• 2.3.2.3 解决措施
• 第三章 模拟海底热液系统氨基酸合成的实验研究
• 3.1 前言
• 3.2 实验
• 3.2.1 原料和条件
• 3.2.2 装置
• 3.2.3 操作
• 3.3 分析
• 3.3.1 试剂
• 3.3.2 样品预处理
• 3.3.3 定性分析
• 3.3.3.1 茚三酮显色法
• 3.3.3.2 气相色谱-质谱法
• 3.3.4 定量分析（高效液相色谱法）
• 3.3.4.1 液相色谱分离原理
• 3.3.4.2 邻苯二甲醛（OPA）衍生化法
• 3.3.4.3 标准曲线法
• 3.3.4.4 分析仪器及条件
• 第四章 实验结果与探讨
• 4.1 实验结果
• 4.1.1 茚三酮显色法
• 4.1.2 气相-质谱联用法和高效液相色谱法
• 4.1.2.1 结果
• 4.1.2.2 讨论
• 4.2 探讨
• 4.2.1 传统工业甘氨酸的合成
• 4.2.2 模拟热液环境甘氨酸的合成
• 第五章 结论与讨论
• 5.1 结论
• 5.1.1 多功能模拟热液系统实验装置的建立
• 5.1.2 茚三酮显色反应
• 5.1.3 甘氨酸生成途径的推测
• 5.2 讨论
• 5.2.1 标准自由能变
• 5.2.2 模拟问题
• 5.2.2.1 流动介质
• 5.2.2.2 矿物催化剂
• 5.2.3 分析问题
• 参考文献
• 附录1 攻读硕士学位论文期间参与的项目及发表的论文
• 附录2 装置及实验照片
• 致谢