원시지구환경 하에서 아미노산 축합에 관한 연구

Abstract

본 실험에서는 아미노산 가운데 하나인 글리신을 이용하여 펩티드를 합성하게 되는 중합과정에 가장 적합한 물리, 화학적 환경을 조성, 비교하였다. 촉매제인 몽모릴로나이트(montmorillonite)의 존재, 다양한 온도 변화 환경, 외부계와의 접촉 여부에 따라 축합(elongation)에 미치는 영향을 조사하였다. 또한 35억년전 대기 환경을 고려하여 대기를 구성하는 기체의 혼합비를 다르게 하면서 메탄과 수소로 이루어진 강한 환원성(strong-reducing) 대기, 이산화탄소와 질소로 이루어진 비환원성(non-reducing) 대기, 진공에서의 글리신 중합체 수득률(production yields)을 각각 비교하였다. 실험결과 몽모릴로나이트가 존재하고 외부계와의 접촉이 있으며 급격한 온도변화를 겪는 환경에서 글리신은 더 많은 중합체를 합성하였다. 또한 환원성 대기모형이 비환원성 보다 높은 수득률을 보였으며 전체 대기를 이루는 기체의 평균 분자량이 작을수록 중합체 수득률이 높은 것으로 나타났다. 그러므로 아미노산 축합시 효과적인 촉매제의 역할뿐만 아니라 대기 환경의 차이가 중합체 수득률에 많은 영향을 주는 것을 알 수 있다. 본 연구를 통해 환원성에서 점차 비환원성으로 진화한 지구대기환경과 중합체 수득률과의 관계를 통해 효과적인 촉매제의 필요성을 제안하고 더 나아가 원시지구진화과정에 따른 화학진화에 대한 연구를 가능케 한다.;In this experiment, we studied the physical and chemical conditions which is suitable for the process of peptide formation by using glycine, one of the amino acids. The effect of the existence of montmorillonite, various fluctuating temperature conditions, and the interaction for an ambient condition on elongation were investigated. Two kinds of experiments were also conducted to investigate the relationship between elongation and atmosphere condition 3.5 billion years ago. First, we measured the yields of glycine elongation under different conditions such as strong-reducing atmosphere of CH₄ and H₂, non-reducing atmosphere of CO₂ and N₂, and a vacuum. We also conducted elongation experiments by varying the mixed ratios of gases which consist of atmosphere. As a result, high yields of glycine polymers were found in a geologic model system which contains the montmorillonite as a catalyst, interacts with the ambient system, and conditions which undergo large fluctuations in temperature. The higher producti on yields were obtained for the reducing atmosphere as compared with that for the non-reducing atmosphere. The lower the mean molecular weights of the atmosphere were, the higher the production yields were obtained. Therefore, when amino acids were elongated, the production yields were affected by the atmospheric types as well as the catalyst. We postulate the necessity of the effective catalyst for the peptide elongation and the proper ancient earth atmospheric conditions.