食物中糖及人体内糖代谢方式

一、中科院微型实验室“科探方舟”

‌徐州一中的“科探方舟”项目是一个以探究性科学实验装置为支柱，旨在通过专业探究课程专家的指导，让学生完整体验选题、研究、结题、评价、展示等科研流程的项目‌‌1。该项目涵盖了基础科学、生命科学、工程技术、资源环境、人文科学和未来科学技术等六大领域，包含十个不同方向的课题，帮助学生提升科学素养和科学精神‌1。

项目背景和目标

“科探方舟”项目起源于徐州一中对学生科学探究能力的培养需求。通过该项目，每名学生都可以借助“科探方舟”实践和探究自己量身定制的“微型科学实验室”，全面深入探索科学的奥秘‌1。项目的目标是让学生接受科学方法、文献综述、课题申报、科学表达及论文撰写的系统学术训练，提升他们的科研能力和综合素质‌1。

项目内容和实施方式

“科探方舟”项目通过提供“教具集成包”，每套盒子都包含基于课程配套的线上课程和特制教具。学生通过科学导师+线上课程+动手探究实验的方式，进行全面深入的科学探究。课程资源包括《科学思维》《先备知识讲解》《课题探究与数据记录》等内容，学生通过线上学习平台自主学习待研究的科学问题相关的背景知识，并通过观看教学视频和答题巩固的方式，为正式课题研究做好知识和技能的储备‌。

二、课题简介

糖代谢可分为分解代谢和合成代谢两个方面,生物体内的糖代谢基本过程相类似。糖的分解代谢是指糖类物质分解成小分子物质的过程。糖在生物体内经过一系列的分解反应后,释放出大量的能量,供机体生命活动之用。同时在分解过程中形成的某些中间产物,又可作为合成脂类、蛋白质、核酸等生物大分子物质的原料(作为碳架)。糖的分解代谢可分为无氧代谢和有氧代谢。在无氧条件下,糖的分解通常不完全,此时释放的能量较少,并产生各种代谢产物;在有氧条件下,糖可以被完全氧化,最终生成二氧化碳和水,并释放出大量能量。糖的合成代谢是指生物体将某些小分子非糖物质转化为糖或将单糖合成低聚糖及多糖的过程。这个过程需要供给能量。糖代谢还包括生物体对糖的吸收以及代谢产物的排泄,就微生物而言,这些过程是通过细胞膜来完成的。

三、实验报告

（一）、实验目的

1. 探究常见食物中糖的种类（还原糖、非还原糖）及含量差异。

2. 理解人体内糖代谢的基本过程（消化、吸收、利用与调节）。

3. 通过模拟实验观察运动对血糖浓度的影响。

（二）、实验原理

1.糖的检测

  还原糖（如葡萄糖、果糖）：与斐林试剂（需沸水浴）反应生成砖红色沉淀。  

  非还原糖（如蔗糖、淀粉）：需水解为单糖后方可检测。  

2. 血糖调节：胰岛素（降血糖）与胰高血糖素（升血糖）的动态平衡。  

3. 能量消耗：运动时肌细胞加速分解葡萄糖供能，导致血糖浓度下降。

（三）、实验材料与仪器

材料：葡萄糖溶液、蔗糖溶液、淀粉溶液、苹果汁、米饭水提液、尿液样本（模拟糖尿病患者）、蒸馏水。  

试剂：斐林试剂、班氏试剂、碘液、稀盐酸、NaOH溶液。  

仪器：试管、水浴锅、血糖仪（或尿糖试纸）、计时器、一次性采血针（安全型）。  

辅助工具：数据记录表、坐标纸。

(四)、实验步骤

实验一：食物中糖的种类检测

1. 还原糖检测（以苹果汁为例）：  

   取2ml苹果汁加入试管，加入1ml班氏试剂，沸水浴加热2分钟，观察颜色变化。  

  对照组：用蒸馏水重复上述步骤。  

2. 非还原糖检测（以蔗糖为例）：  

   取2ml蔗糖溶液，加入1ml稀盐酸煮沸1分钟，用NaOH中和至中性。  

加入斐林试剂，沸水浴加热，观察是否产生砖红色沉淀。  

3. 淀粉检测：  

   滴加碘液于米饭水提液，观察是否变蓝。

实验二：模拟人体内糖代谢

1. 血糖变化观测：  

   志愿者空腹测量血糖（或使用模拟数据）。  

   饮用葡萄糖溶液后，每1小时测量一次血糖，持续3小时，绘制曲线图。  

2. 运动对血糖的影响：  

   志愿者静坐15分钟后测量血糖。  

进行30分钟运动，立即测量血糖并记录变化。

(五)、数据记录与分析

表1：食物中糖检测结果

图1：餐后血糖变化曲线

图2：运动前后血糖对比

（六）、实验结论

1. 水果（如苹果）含天然还原糖，蔗糖需水解为单糖后被吸收。  

2. 餐后血糖1小时达峰值，胰岛素促进葡萄糖转化为糖原。  

3. 运动通过消耗血糖提供能量，长期运动可改善糖代谢效率。

（七）、拓展思考

1. 为什么糖尿病患者需避免高GI（升糖指数）食物？

糖尿病人的饮食中如果高GI的食物摄入过多，血糖将很快达到高峰，长此以往更容易出现糖尿病的并发症。 权威医学期刊BMJ杂志发表的一项荟萃研究显示，1617例糖尿病患者（大部分是 超重或肥胖的2型糖尿病患者），持续三周及以上低GI饮食后，与对照饮食相比，低GI饮食导致HbA1c下降0.31%，空腹血糖降低0.36mmol/L，体重降低0.66 kg。 可以说，低GI饮食降低血糖水平的证据质量很高。

2. 若实验中“尿液样本”检测出葡萄糖，可能的原因是什么？  

尿液化验或者尿液里出现葡萄糖，反映的是机体自身的一种代谢状况，尤其是葡萄糖的代谢出了问题，并不是反映泌尿系统或者肾脏本身有问题。 尿液里面有葡萄糖，反映的是内分泌系统，或者说糖的代谢系统有问题，而和肾脏和泌尿系统没有关系。

(八)、注意事项

1. 使用沸水浴时佩戴隔热手套，避免烫伤。  

2. 血糖检测严格遵守无菌操作，使用一次性采血针。  

3. 实验后妥善处理化学废液。