La voie des pentoses phosphates est une séquence d’événements qu’une cellule utilise pour convertir un type de glucose en d’autres molécules. La voie utilise plusieurs étapes et différentes enzymes pour y parvenir. Les produits de la voie des pentoses phosphates comprennent des molécules communément appelées NADPH, qui donnent des électrons à d’autres molécules dans des réactions de réduction, et des molécules de pentose, qui sont utilisées comme éléments constitutifs du matériel nucléique.
La voie des pentoses phosphates peut être divisée en deux phases distinctes. La première phase est irréversible et consiste à prélever des électrons et un atome de carbone sur le glucose-6-phosphate. Cette phase comporte deux étapes de réaction. La deuxième phase est réversible et convertit le produit de la première étape en molécules de sucre alternées.
La voie commence par une molécule de glucose-6-phosphate. Cette molécule est convertie en 6-phosphogluconolactone par l’enzyme glucose-6-phosphate déshydrogénase, perdant deux électrons dans le processus. Les électrons sont utilisés pour transformer une molécule de phosphate de nicotinamide adénine dinucléotide (NADP) en sa forme réduite, le NADPH, par un processus appelé oxydation. La deuxième étape utilise une molécule d’eau (H2O) pour aider à éliminer un carbone du produit 6-phosphogluconolactone de la première étape. Au cours de cette réaction, catalysée par l’enzyme 6-phosphogluconolactone-déshydrogénase, une molécule de dioxyde de carbone (CO2) est libérée et un autre NADP gagne des électrons et est converti en NADPH.
Le produit de la première phase de la voie des pentoses phosphates est le ribulose-5-phosphate. Cette molécule peut être transformée en plusieurs substances utiles dans la deuxième phase de la voie. Le ribulose-5-phosphate peut être modifié structurellement, sans altérer le poids moléculaire, en ribose-5-phosphate, qui est utilisé dans la fabrication de nucléotides et de désoxynucléotides, qui sont les éléments constitutifs du matériel génétique. Le ribulose-5-phosphate peut également être converti en xylulose-5-phosphate, qui est également utilisé pour fabriquer du matériel nucléique.
Ces molécules de sucre à cinq carbones peuvent en outre être utilisées pour produire des sucres à six ou trois atomes de carbone appelés fructose-6-phosphate et glycéraldéhyde-3-phosphate. Cela se produit si la cellule a besoin de plus de NADPH que de ribose-5-phosphate. Ces sucres à six et trois carbones peuvent également être utilisés pour produire à nouveau du glucose si la cellule en a besoin. La voie peut également fonctionner en sens inverse, les sucres à six et trois carbones se transformant en ribose-5-phosphate, si nécessaire.
La voie des pentoses phosphates est assez active dans les tissus adipeux et les globules rouges des mammifères. Il est actif dans les tissus adipeux car, pour décomposer les sources d’énergie en glucose, le don d’électrons NADPH est nécessaire, donc les niveaux de NADPH doivent être maintenus. Les cellules sanguines des mammifères utilisent la voie pour une raison légèrement différente. Le NADPH produit conserve une molécule appelée glutathion sous une forme qui aide à empêcher l’oxydation du fer de l’hémoglobine. La forme réduite de l’hémoglobine est plus efficace pour lier l’oxygène que la forme oxydée.