20世纪40年代，卡尔文利用同位素标记法和双向纸层析法做了如下图所示的实验，通过测定几分钟内不同时间依次出现的放射性标记物，弄清了暗反应的相关过程，获得了1961年的诺贝尔化学奖，据图回答下列问题：
(1)该实验的自变量为______________。
(2)图中水槽中水的作用是______________，乙醇快速煮沸的目的是______________。
(3)层析法的原理是______________。据图分析采用双向纸层析法的优点是______________。
(4)通入14CO2后，第一个出现放射性的物质是______________，对实验结果分析时，卡尔文发现，短时间内放射性14C不仅在糖类中积累，在氨基酸和脂类中也同样积累，说明______________。
【答案】
(1)时间
(2)吸收热量，避免扁圆形烧瓶中温度发生变化对实验造成影响 杀死小球藻，终止反应；溶解提取有机物
(3)在层析液中溶解度越大的物质，在滤纸上随层析液扩散速度越快，反之越慢 将第一次层析重叠或距离较近的物质通过第二次层析彻底分离
(4)三碳化合物（C3） 光合作用的产物除了糖类外，还有氨基酸和脂类
【解析】
【分析】
1、暗反应阶段的化学反应是在叶绿体的基质中进行的。在这一阶段CO2被利用，经过一系列的反应后生成糖类。绿叶通过气孔从外界吸收的CO2，在特定酶的作用下与C5结合，这个过程称作CO2的固定。一分子的CO2被固定后，很快形成两个C3分子。在有关酶的催化作用下，C3接受ATP和NADPH释放的能量，并且被NADPH还原。随后，一些接受能量并被还原的C3在还原酶的作用下经过一系列的反应转化为糖类；另一些接受能量并被还原的C3，经过一系列变化，又形成C5。这些C3又可以参与CO2的固定。这样，暗反应阶段就形成从C5到C3再到C5的循环，可以源源不断地进行下去，因此暗反应过程也称作卡尔文循环。
2、纸层析法分离色素原理：叶绿体中的色素在层析液中的溶解度不同，分子量小的溶解度高，随层析液在滤纸上扩散得快，溶解度低的随层析液在滤纸上扩散得慢，所以用层析法来分离四种色素
(1)
分析题图可知：在照光的几分钟内，每隔几秒取出一部分培养液样品进行层析，来测定几分钟内不同时间依次出现的放射性标记物，确定暗反应的相关过程，故该实验的自变量为时间。
(2)
该实验的自变量是时间，因变量为反应物质，温度为无关变量，故图中水槽中水的作用是吸收热量，避免扁圆形烧瓶中温度发生变化对实验造成影响；乙醇快速煮沸可以杀死小球藻，终止反应，同时由于有机物易溶于乙醇，故可用乙醇溶解并提取有机物。
(3)
在学习“绿叶中色素”的实验中，已经学习了分离色素的原理，故在此可以将相关知识迁移过来，可知层析法的原理是在层析液中溶解度越大的物质，在滤纸上随层析液扩散速度越快，反之越慢，因此可以将不同物质进行分离开。据图分析可知，在层析液甲中，形成四个层析点，而再次放入层析液乙中后，同一层析点上又分出了不同的物质，可知采用双向纸层析法可以将第一次层析重叠或距离较近的物质通过第二次层析彻底分离。
(4)
通入14CO2后，第一个出现放射性的物质是三碳化合物（或C3），对实验结果分析时，卡尔文发现，短时间内放射性14C不仅在糖类中积累，在氨基酸和脂类中也同样积累，说明光合作用的产物除了糖类外，还有氨基酸和脂类。
【点睛】
本题以卡尔文研究暗反应的相关过程的实验为问题情境，考查考生应用所学的暗反应和实验方法，解决实际问题的能力和知识迁移能力，故解决该题的关键是将纸层析法分离色素的原理迁移过来，解决问题，难度较大。