Question

同位素示踪法能有效的追踪物质的运行和变化规律，该方法的使用，使人们更加深入的了解了叶绿体中发生的光合作用过程。回答下列问题：

（1）给小球藻提供C¹⁸O₂和H₂O，一段时间后，释放的氧气中含有¹⁸O。氧气中含有¹⁸O是由于____________。

（2）卡尔文利用同位素示踪法进行了如下实验，以¹⁴CO₂作为小球藻光合作用的原料，通过不断缩短用煮沸的甲醇杀死小球藻的时间，再将提取物经过纸层析法进行____________，根据____________，推测出了C的转移过程。

反应时间	带^14C标记的化合物
30s	多种
5s	^14C3，^14C5，^14C6
<1s	90%^14C3

（3）在此实验之后，卡尔文通过类似的实验方法进一步找出了与CO₂反应的物质，请根据暗反应中物质的变化规律，推测出卡尔文所用的实验方案__________（简要写出实验思路即可）。

Answer

C18O2中的部分氧转移到H218O中，H218O又作为原料参与了光反应生成的18O2 分离 带14C标记的化合物出现时间的先后顺序 取两组培养有小球藻的试管分别标记为甲乙两组，甲组在培养过程的某时刻用煮沸的甲醇杀死小球藻，乙组则在同时突然减少或停止（增加）供应14CO2，之后短时间内也用甲醇杀死小球藻，通过层析法比较找出相对于甲组，乙组提取液中含量明显增加（减少）的化合物即为固定CO2的化合物

【解析】

1.光合作用的光反应阶段：

光反应阶段的特征是在光驱动下水分子氧化释放的电子通过类似于线粒体呼吸电子传递链那样的电子传递系统传递给NADP+，使它还原为NADPH。电子传递的另一结果是基质中质子被泵送到类囊体腔中，形成的跨膜质子梯度驱动ADP磷酸化生成ATP。

2.光合作用的暗反应阶段：

暗反应阶段是利用光反应生成NADPH和ATP进行碳的同化作用，使气体二氧化碳还原为糖。由于这阶段基本上不直接依赖于光，而只是依赖于NADPH和ATP的提供，故称为暗反应阶段。

3.光合作用的物质变化如图所示：

（1）给小球藻提供C18O2和H2O，一段时间后，释放的氧气中含有18O。由光合作用的物质变化可知，氧气中含有18O是由于C18O2中的部分氧转移到H218O中，H218O又作为原料参与了光反应生成的18O2。

（2）卡尔文利用同位素示踪法进行了如下实验，以14CO2作为小球藻光合作用的原料，通过不断缩短用煮沸的甲醇杀死小球藻的时间，再将提取物经过纸层析法进行分离，根据带14C标记的化合物出现时间的先后顺序，推测出了C的转移过程。光合作用的暗反应的物质变化为：暗反应中14CO2经固定成214C3,再还原成14C6H12O6和C5。在1s内主要是碳的固定，产物是C3。

（3）在此实验之后，卡尔文通过类似的实验方法进一步找出了与CO2反应的物质，请根据暗反应中物质的变化规律，推测出卡尔文所用的实验方案可能为：取两组培养有小球藻的试管分别标记为甲乙两组，甲组在培养过程的某时刻用煮沸的甲醇杀死小球藻，乙组则在同时突然减少或停止（增加）供应14CO2，之后短时间内也用甲醇杀死小球藻，通过层析法比较找出相对于甲组，乙组提取液中含量明显增加（减少）的化合物即为固定CO2的化合物。