食物中糖及人體內糖代謝方式

一、中科（kē）院微型實驗室（shì）“科探方舟”

‌大草莓直一中的“科探方舟”項目是一個以探究性科學（xué）實驗裝置為（wéi）支柱，旨在通（tōng）過專業探究課程專家的指導，讓（ràng）學生完整體驗選題、研究、結題、評價、展示等科研流程的項目‌‌1。該項目涵蓋（gài）了基礎科學、生命科學、工程技術、資源環境、人文科學（xué）和未來（lái）科學技術等六大領域，包含十（shí）個不同方向的課題，幫助學生提升科學（xué）素養和科學精神（shén）‌1。

項（xiàng）目背景和（hé）目標

“科探方舟”項目起源於大草莓直一中對（duì）學生科（kē）學探究能力的培養需求。通過該項目，每名學生都可以借助“科探方舟”實踐和探究自己（jǐ）量身定製的“微型科學實驗室”，全麵深入探索科學的奧秘‌1。項目的目標是讓學生（shēng）接受科學方法、文獻綜述、課題申報、科學表達及論文撰寫的係統學術訓練，提升他們的科（kē）研能（néng）力和綜合素質‌1。

項目內容和實施方式

“科（kē）探方舟”項目通過提供“教具集（jí）成包”，每套盒子都包含基於課程配套的線上（shàng）課程和特製（zhì）教具（jù）。學（xué）生通過科學導師+線上（shàng）課程+動手探究實驗的方（fāng）式，進行全麵深入的（de）科學探究。課程資源包括《科學（xué）思維（wéi）》《先備知識講解》《課題探究與數據記錄》等內容，學生通過線上學習平台自主學習待研究的（de）科學問題相關的背景（jǐng）知（zhī）識，並通過（guò）觀（guān）看教學視頻和答題鞏固的方式，為正式課題研究做好知識和技能的儲備‌。

二（èr）、課題簡介

糖代謝可分為（wéi）分解代謝和合成代謝兩個方麵,生物體內的糖代謝基本過程（chéng）相類似。糖的分解代謝（xiè）是指（zhǐ）糖類物（wù）質分解（jiě）成小分子物質的過程。糖在生物體內經過一係列的分解反應後,釋放出大量的能量,供機體生命活（huó）動之用。同時在分解過程中形成的某些中間（jiān）產物,又可作為合（hé）成脂類、蛋（dàn）白質、核酸等生（shēng）物大分子物質的原料(作為碳架（jià）)。糖的分解代謝可分為無氧代謝和有氧代謝。在無氧條件下,糖的分解通（tōng）常（cháng）不完全,此時釋放的能量較少,並產生各種代謝產物;在有氧條件下,糖可以被完全氧化,最終生成二氧（yǎng）化碳和水,並釋放出大量能量。糖的合成（chéng）代（dài）謝是指生物體將某些小分子非糖物質轉化為糖或（huò）將（jiāng）單糖合成低聚糖及（jí）多（duō）糖的過程。這個過程（chéng）需要供給能量。糖代謝還包括生物體對糖的吸收以及（jí）代謝產物的排泄,就微生物而言,這些過程是通過細胞（bāo）膜（mó）來完成（chéng）的。

三、實驗報告

（一）、實驗（yàn）目的

1. 探究常見（jiàn）食物（wù）中糖的種類（還原糖、非還原糖）及含量差異（yì）。

2. 理解人體內糖代謝的基本過程（消化、吸收、利用與調節）。

3. 通過模擬實驗觀察運動對（duì）血糖濃度（dù）的影響。

（二）、實驗原理

1.糖（táng）的檢測

  還原糖（如葡萄糖、果糖）：與斐林（lín）試（shì）劑（需沸水浴）反應（yīng）生成磚紅色沉澱（diàn）。  

  非還原糖（如蔗糖、澱粉）：需水解為單糖後方可（kě）檢測（cè）。  

2. 血糖調節：胰島素（降（jiàng）血糖）與胰高血糖素（升血糖（táng））的動態平（píng）衡。  

3. 能量消耗：運動時肌細（xì）胞加速分解葡萄糖供（gòng）能，導致血糖濃度下降。

（三）、實驗材料與儀器（qì）

材（cái）料：葡萄糖溶（róng）液、蔗糖溶液、澱粉溶（róng）液、蘋果汁、米飯水提（tí）液、尿液（yè）樣（yàng）本（模擬（nǐ）糖（táng）尿病患者）、蒸餾水。  

試劑：斐林（lín）試劑、班氏試劑、碘液、稀鹽酸、NaOH溶液。  

儀器：試管（guǎn）、水浴鍋（guō）、血（xuè）糖儀（或尿糖試紙）、計時器、一次性采血針（安全型）。  

輔助工具：數據記錄（lù）表、坐（zuò）標（biāo）紙。

(四)、實驗步驟

實驗一：食物中糖的種類檢（jiǎn）測

1. 還原糖檢測（以蘋果汁為例）：  

   取2ml蘋果（guǒ）汁加入試管，加入1ml班氏試劑，沸（fèi）水浴加熱2分鍾，觀察顏（yán）色變化。  

  對照組（zǔ）：用蒸餾（liú）水重複上述步驟。  

2. 非還原糖檢測（以蔗糖為例）：  

   取2ml蔗糖溶液，加入1ml稀鹽酸煮沸1分鍾，用NaOH中（zhōng）和至中性。  

加入斐（fěi）林試劑，沸水浴加熱，觀察是否產生磚紅色沉澱。  

3. 澱粉檢（jiǎn）測：  

   滴加碘液於米飯水提液，觀（guān）察是否變藍。

實驗二：模擬（nǐ）人體內糖代謝（xiè）

1. 血糖變化觀測：  

   誌願者空腹（fù）測量血糖（或使用模擬數據）。  

   飲用（yòng）葡萄糖（táng）溶液（yè）後，每1小時測量一次血糖，持續3小時，繪製（zhì）曲線圖。  

2. 運動對血糖的（de）影響：  

   誌願者靜坐（zuò）15分鍾後測（cè）量血糖。  

進行（háng）30分鍾運動（dòng），立即測量血糖並記錄變化。

(五)、數據記錄與分析

表1：食物中（zhōng）糖（táng）檢測結果

圖1：餐後血糖變化曲線

圖2：運動（dòng）前後血糖對比

（六）、實驗結（jié）論（lùn）

1. 水果（如蘋果（guǒ））含天然還原糖，蔗糖需水解為單糖後被吸收。  

2. 餐後血（xuè）糖1小時達峰值，胰島素促進葡萄糖轉化為糖原。  

3. 運動通過消耗血糖提供能量，長（zhǎng）期運動可改善糖代謝效率。

（七）、拓展思考

1. 為什麽糖尿病患者需（xū）避免高GI（升糖指數）食物？

糖尿病（bìng）人的飲食中如果高GI的食物攝入過多，血糖將很（hěn）快達（dá）到高峰，長此以往更容易出現糖尿病的並發（fā）症。 權威醫學期刊BMJ雜誌發表的一項薈萃研究（jiū）顯（xiǎn）示，1617例糖尿（niào）病患（huàn）者（大部分是 超重或肥胖的2型糖尿病患（huàn）者），持續（xù）三周及以上低GI飲食後，與對照飲食相比，低GI飲食導致HbA1c下降0.31%，空腹血糖降低0.36mmol/L，體重降低0.66 kg。 可以說，低GI飲食降（jiàng）低血糖（táng）水（shuǐ）平的證據質量很高。

2. 若實驗中“尿液樣本”檢測出葡萄糖，可能的原因是什麽？  

尿液化驗或（huò）者尿液（yè）裏出現葡萄糖，反映的是機體自身（shēn）的（de）一種代謝狀況，尤其是葡萄糖的代謝（xiè）出了問題，並不是反映泌尿係統（tǒng）或者（zhě）腎髒本身有問題。 尿液裏（lǐ）麵有（yǒu）葡萄糖，反映的是內分泌係統，或者說糖的（de）代謝係統有問題，而和腎髒和泌尿係統（tǒng）沒有關係。

(八)、注意事項

1. 使用沸水浴（yù）時佩（pèi）戴隔熱手（shǒu）套，避（bì）免燙傷（shāng）。  

2. 血糖檢測嚴格遵（zūn）守無（wú）菌操（cāo）作，使用一次性采血針。  

3. 實驗後（hòu）妥善處理化學廢液。