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D-葡萄糖具有一般醛糖的化學性質：在氧化劑作用下，生成葡萄糖酸，葡萄糖二酸或葡萄糖醛酸；在還原劑作用下，生成山梨醇；在弱堿作用下，葡萄糖可與另兩種結構相近的六碳糖──果糖和甘露糖──三者之間通過烯醇式相互轉化。葡萄糖還可與苯肼結合，生成葡萄糖脎，后者在結晶形狀和熔點方面都與其他糖脎不同，可作為鑒定葡萄糖的手段。

大多數生物具有酶系統可分解D-葡萄糖以取得能量的能力。在活細胞中，例如哺乳動物的肌肉細胞或單細胞的酵母細胞中，葡萄糖先后經過不需氧的糖酵解途徑、需氧的三羧酸循環以及生物氧化過程生成二氧化碳和水，釋放出較多的能量，以ATP（三磷酸腺苷）形式貯存起來，供生長、運動等生命活動之需。在無氧的情況下，葡萄糖僅僅被分解生成乳酸或乙醇,釋放出的能量少得多，釀酒是無氧分解的過程。工業上，用酸或酶水解淀粉制得的葡萄糖可用做食品、制酒、制藥等工業生產的原料。