グルコースがヘキソキナーゼによってリン酸化されたグルコース-6-リン酸(G6P)がEmbden-Meyerhof経路から分かれ、脱炭酸によりペントース(五炭糖)が生じる反応です。最終的な産物としてフルクトース-6-リン酸とグリセルアルデヒド-3-リン酸が産生され、これら分子はEmbden-Meyerhof経路に戻ります。この反応の過程で核酸生成に重要なデオキシリボースやリボースなどの五炭糖やNADPHが産生されます。Embden-Meyerhof経路と異なりATPは産生されません。
ペントースリン酸経路は酸化的過程と呼ばれる反応と非酸化的過程と呼ばれる反応に区別されます。
酸化的過程の最初の段階に存在するのがグルコース-6-リン酸デヒドロゲナーゼ(G6PD)の作用です。この酵素の先天性欠損症(G6PD欠損症)は溶血性貧血を呈することが知られています。酸化的過程では脱炭酸反応により五炭糖が生成されるとともに、2モルのNADP+がNADPHに還元されます。NADP+は還元されますが、糖は酸化されるので酸化的過程と呼ばれます。この反応はほぼ一方向の不可逆的過程です。
酸化的過程で最終的に生成するのがリブロース5-リン酸で、このリブロース5-リン酸を基点として非酸化的過程が始まります。この過程では3モルのリブロース5-リン酸が、リボース5-リン酸とキシルロース5-リン酸など経由して最終的に2モルのフルクトース6-リン酸と1モルのグリセルアルデヒド3-リン酸に変換されます。フルクトース6-リン酸やグリセルアルデヒド3-リン酸はEmbden-Meyerhof経路へ戻ります。フルクトース6-リン酸やグリセルアルデヒド3-リン酸は可逆的反応でグルコース-6-リン酸に戻りえますので、ペントースリン酸経路は閉鎖したサイクルを形成します。このためペントースリン酸経路をペントースリン酸サイクルと呼ぶ場合もあります。
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