Szlak pentozofosforanowy to sekwencja zdarzeń, które komórka wykorzystuje do przekształcenia pewnego rodzaju glukozy w inne cząsteczki. Aby to osiągnąć, ścieżka wykorzystuje kilka etapów i różne enzymy. Produkty szlaku pentozofosforanowego obejmują cząsteczki powszechnie znane jako NADPH, które oddają elektrony innym cząsteczkom w reakcjach redukujących, oraz cząsteczki pentozowe, które są wykorzystywane jako elementy budulcowe materiału nukleinowego.
Szlak pentozofosforanowy można podzielić na dwie oddzielne fazy. Pierwsza faza jest nieodwracalna i polega na pobraniu elektronów i atomu węgla z glukozo-6-fosforanu. Ta faza ma dwa etapy reakcji. Druga faza jest odwracalna i przekształca produkt pierwszego etapu w alternatywne cząsteczki cukru.
Szlak zaczyna się od cząsteczki glukozo-6-fosforanu. Ta cząsteczka jest przekształcana w 6-fosfoglukonolakton przez enzym dehydrogenazę glukozo-6-fosforanową, tracąc przy tym dwa elektrony. Elektrony są używane do zmiany cząsteczki fosforanu dinukleotydu nikotynamidoadeninowego (NADP) do jego zredukowanej postaci, NADPH, w procesie zwanym utlenianiem. Drugi etap wykorzystuje cząsteczkę wody (H2O), aby pomóc usunąć węgiel z produktu 6-fosfoglukonolaktonu z pierwszego etapu. Podczas tej reakcji, katalizowanej przez enzym dehydrogenazę 6-fosfoglukonolaktonu, uwalniana jest cząsteczka dwutlenku węgla (CO2), a inny NADP zyskuje elektrony i jest przekształcany w NADPH.
Produktem pierwszej fazy szlaku pentozofosforanowego jest rybulozo-5-fosforan. Ta cząsteczka może zostać zmieniona w kilka użytecznych substancji w drugiej fazie szlaku. Rybulozo-5-fosforan można zmienić strukturalnie, bez zmiany masy cząsteczkowej, na rybozo-5-fosforan, który jest używany do wytwarzania nukleotydów i deoksynukleotydów, które są budulcem materiału genetycznego. Rybulozo-5-fosforan można również przekształcić w ksylulozo-5-fosforan, który jest również używany do wytwarzania materiału nukleinowego.
Te pięciowęglowe cząsteczki cukru mogą być dalej wykorzystywane do produkcji cukrów z sześcioma lub trzema atomami węgla, zwanych fruktozo-6-fosforanem i gliceraldehydo-3-fosforanem. Dzieje się tak, gdy komórka potrzebuje NADPH bardziej niż potrzebuje rybozy-5-fosforanu. Te sześcio- i trzywęglowe cukry można również wykorzystać do ponownego wytwarzania glukozy, jeśli komórka tego potrzebuje. Ścieżka może również działać w odwrotny sposób, z sześcio- i trójwęglowymi cukrami, jeśli to konieczne, przekształca się w rybozo-5-fosforan.
Szlak pentozofosforanowy jest dość aktywny w tkance tłuszczowej i czerwonych krwinkach ssaków. Jest aktywny w tkance tłuszczowej, ponieważ aby rozłożyć źródła energii na glukozę, konieczne jest oddanie elektronów NADPH, więc poziom NADPH musi być utrzymywany. Komórki krwi ssaków wykorzystują tę ścieżkę z nieco innego powodu. Wytworzony NADPH utrzymuje cząsteczkę zwaną glutationem w formie, która pomaga zapobiegać utlenianiu żelaza hemoglobiny. Zredukowana forma hemoglobiny jest bardziej skuteczna w wiązaniu tlenu niż forma utleniona.