Question

【題目】腸道微生態系統中的菌群失調是肥胖、糖尿病等慢性代謝性疾病的誘因。為探究富含膳食纖維的飲食對腸道菌群的影響，研究人員進行了實驗。

（1）某些腸道益生菌能分解人體難以消化的膳食纖維并產生乙酸、丁酸等短鏈脂肪酸。丁酸可以作為_________分子，與腸壁細胞內的丁酸分子受體結合，加速細胞利用氧氣，從而造成腸道中的缺氧環境，從而有利于益生菌在與有害菌的__________中占有優勢。

（2）食用富含膳食纖維的食物有利于改善血糖水平，下圖為其分子機制。據圖可知，消化道中產生的乙酸、丁酸等短鏈脂肪酸與消化道壁上的受體結合，激活結腸L細胞內的酶P，________。

（3）為進一步驗證富含膳食纖維的食物輔助糖尿病治療的效果，我國科研人員將43位糖尿病患者______分為兩組進行實驗。請選填下面的字母，完成實驗方案。

a.常規膳食 b.高纖維膳食 c.阿卡波糖（一種口服降血糖藥物） d.注射胰島素

分組	實驗對象	實驗處理1	實驗處理2	檢測
對照組 （U）	16位糖尿病患者	c	a	處理前后患者空腹血糖水平
實驗組 （W）	27位糖尿病患者	阿卡波糖	b

（4）研究結果證實富含膳食纖維的食物具有輔助治療效果。科研人員提取上述兩組糖尿病患者的腸道微生物，進一步檢測腸道微生物的乙酸、丁酸合成相關酶基因的拷貝數（與乙酸、丁酸合成量正相關），結果如圖2、3所示。

據此，研究者得出“高纖維膳食提高乙酸和丁酸合成量，均能增強治療效果”的結論。請評價由上述結果得出的結論是否嚴謹？并闡述理由。___________。

Answer 1

【答案】 信息 競爭 啟動GLP-1基因表達，GLP-1與胰島B細胞（β細胞）膜上的受體結合，通過細胞內的一系列過程，引起細胞膜電位改變，Ca2+通道打開，Ca2+進入細胞，促進胰島素釋放 隨機 不嚴謹，乙酸合成酶基因的拷貝數實驗組與對照組無明顯差異，丁酸合成酶基因的拷貝數實驗組和對照組有明顯差異，因而結果不支持乙酸能增強治療效果（結果僅支持丁酸能增強治療效果）

【解析】探究實驗需要遵循對照原則和單一變量原則，該實驗的目的是探究富含膳食纖維的飲食對腸道菌群的影響。圖1中小腸產生的乙酸或丁酸與結腸L細胞上的受體結合，催化ATP產生cAMP，激活細胞內的酶P，催化GLP-1基因表達產生GLP-1；GLP-1與胰島B細胞膜上的受體結合，通過細胞內的一系列過程，引起細胞膜電位改變，Ca2+通道打開，Ca2+進入細胞，進而促進胰島素釋放。圖2中，乙酸合成酶基因的拷貝數實驗組與對照組無明顯差異，丁酸合成酶基因的拷貝數實驗組和對照組有明顯差異。

（1）丁酸是小分子有機物，作為信息分子可以與腸壁細胞內的丁酸分子受體結合，加速細胞利用氧氣，從而造成腸道中的缺氧環境，從而有利于益生菌在與有害菌的競爭中占有優勢。

（2）據圖分析已知，小腸產生的乙酸或丁酸與結腸L細胞上的受體結合，激活細胞內的酶P，進而啟動GLP-1基因表達產生GLP-1；GLP-1與胰島B細胞（β細胞）膜上的受體結合，通過細胞內的一系列過程，引起細胞膜電位改變，Ca2+通道打開，Ca2+進入細胞，促進胰島素釋放。

（3）在對照實驗中，應該做到隨機將實驗對象分成兩組，一組為對照組，另一組為實驗組。

（4）據圖分析已知，題中的結論是不嚴謹的，因為圖中乙酸合成酶基因的拷貝數實驗組與對照組無明顯差異，丁酸合成酶基因的拷貝數實驗組和對照組有明顯差異，因而結果不支持乙酸能增強治療效果（結果僅支持丁酸能增強治療效果）。