葡萄糖最早是在1747年被发现的,德国化学家马格拉夫自葡萄干中分离出少量的葡萄糖。1838年,由法国化学家尚-巴蒂斯特·杜马正式命名为“glucose”,即葡萄糖。1892年德国化学家费歇尔确定了葡萄糖的链状结构及其立体异构体,并因此获得1902年诺贝尔化学奖。如今,通过电催化[16] 将二氧化碳(CO2)高效还原合成高浓度乙酸,并进一步利用微生物发酵生产葡萄糖和长链脂肪酸。这项突破为人工和半人工合成“粮食”提供了新技术,为进一步发展基于清洁电力驱动的新型农业与生物制造业提供了新范例。

由于葡萄糖分子中含有多个羟基(-OH),它具有很强的亲水性,能够与水分子形成氢键,因此葡萄糖在水中具有很高的溶解度。

由于葡萄糖分子中存在醛基(-CHO),它具有还原性。在生物化学反应中,葡萄糖可以作为还原剂参与反应,例如在细胞呼吸作用中,葡萄糖被氧化为二氧化碳和水,同时释放能量。

葡萄糖的醛基和羟基使其能够参与多种化学反应,例如酯化反应、氧化反应等。在生物体内,葡萄糖可以通过糖酵解、三羧酸循环等代谢途径被分解利用。

与新制氢氧化铜溶液、银氨溶液反应。

C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O

在酒化酶的作用下生成乙醇和二氧化碳[4] 。

1. 细胞呼吸作用中的关键物质

在细胞内,葡萄糖是细胞呼吸作用的主要底物。细胞呼吸分为有氧呼吸和无氧呼吸。在有氧呼吸过程中,葡萄糖首先在细胞质基质中发生糖酵解。糖酵解过程中,1分子葡萄糖经过一系列酶促反应,分解为2分子丙酮酸,同时产生少量的ATP(能量)和NADH(还原型辅酶Ⅰ)。例如,1分子葡萄糖在糖酵解阶段可以产生2分子ATP。

丙酮酸进入线粒体后,在有氧条件下,会进一步氧化分解。首先丙酮酸脱羧生成乙酰辅酶A,乙酰辅酶A进入三羧酸循环(又称为柠檬酸循环)。在这个循环中,乙酰辅酶A与草酰乙酸结合生成柠檬酸,经过一系列反应,最终又生成草酰乙酸,同时释放出二氧化碳和高能电子载体NADH和FADH2(还原型黄素腺嘌呤二核苷酸)。

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