Jalur pentosa fosfat adalah urutan peristiwa yang digunakan sel untuk mengubah jenis glukosa menjadi molekul lain. Jalur ini menggunakan beberapa langkah dan enzim yang berbeda untuk mencapai hal ini. Produk dari jalur pentosa fosfat termasuk molekul yang umumnya dikenal sebagai NADPH, yang menyumbangkan elektron ke molekul lain dalam reaksi pereduksi, dan molekul pentosa, yang digunakan sebagai bahan penyusun bahan nukleat.
Jalur pentosa fosfat dapat dibagi menjadi dua fase terpisah. Fase pertama adalah ireversibel dan melibatkan pengambilan elektron dan atom karbon dari glukosa-6-fosfat. Fase ini memiliki dua langkah reaksi. Fase kedua adalah reversibel dan mengubah produk dari langkah pertama menjadi molekul gula alternatif.
Jalur dimulai dengan molekul glukosa-6-fosfat. Molekul ini diubah menjadi 6-fosfoglukonolakton oleh enzim glukosa-6-fosfat dehidrogenase, kehilangan dua elektron dalam prosesnya. Elektron digunakan untuk mengubah molekul nikotinamida adenin dinukleotida fosfat (NADP) menjadi bentuk tereduksinya, NADPH, melalui proses yang disebut oksidasi. Langkah kedua menggunakan molekul air (H2O) untuk membantu menghilangkan karbon dari produk 6-fosfoglukonolakton dari langkah pertama. Selama reaksi ini, dikatalisis oleh enzim 6-fosfoglukonolakton-dehidrogenase, molekul karbon dioksida (CO2) dilepaskan dan NADP lain memperoleh elektron dan diubah menjadi NADPH.
Produk dari fase pertama jalur pentosa fosfat adalah ribulosa-5-fosfat. Molekul ini dapat diubah menjadi beberapa zat yang berguna pada fase kedua dari jalur tersebut. Ribulosa-5-fosfat dapat diubah secara struktural, tanpa mengubah berat molekul, menjadi ribosa-5-fosfat, yang digunakan dalam pembuatan nukleotida dan deoksinukleotida, yang merupakan bahan penyusun materi genetik. Ribulosa-5-fosfat juga dapat diubah menjadi xilulosa-5-fosfat, yang juga digunakan untuk membuat bahan nukleat.
Molekul gula lima karbon ini selanjutnya dapat digunakan untuk menghasilkan gula dengan enam atau tiga atom karbon yang disebut fruktosa-6-fosfat dan gliseraldehida-3-fosfat. Ini terjadi jika sel membutuhkan NADPH lebih dari yang dibutuhkan ribosa-5-fosfat. Gula enam dan tiga karbon ini juga dapat digunakan untuk memproduksi glukosa lagi jika sel membutuhkannya. Jalur juga dapat beroperasi secara terbalik, dengan gula enam dan tiga karbon diubah menjadi ribosa-5-fosfat, jika perlu.
Jalur pentosa fosfat cukup aktif di jaringan lemak dan sel darah merah mamalia. Ia aktif di jaringan lemak karena, untuk memecah sumber energi menjadi glukosa, diperlukan donasi elektron NADPH, sehingga kadar NADPH harus dipertahankan. Sel darah mamalia menggunakan jalur tersebut untuk alasan yang sedikit berbeda. NADPH yang dihasilkan menyimpan molekul yang disebut glutathione dalam bentuk yang membantu mencegah besi hemoglobin teroksidasi. Bentuk tereduksi hemoglobin lebih efektif mengikat oksigen daripada bentuk teroksidasi.