Cykl kwasu cytrynowego, znany również jako cykl Krebsa lub cykl TCA, składa się z kilku reakcji generujących energię, w wyniku których powstaje jedna cząsteczka ATP, trzy cząsteczki NADH, jedna cząsteczka FADH₂ i dwie cząsteczki CO₂ .

Acetylo-CoA jest punktem wejścia do cyklu kwasu cytrynowego, który występuje w wewnętrznej błonie (tj. Macierzy) mitochondriów w komórkach eukariotycznych lub cytoplazmie komórek prokariotycznych. Przed cyklem kwasu cytrynowego utlenianie pirogronianu wytworzyło dwie cząsteczki acetyloCoA na cząsteczkę glukozy. W związku z tym cykl kwasu cytrynowego przebiega dwa razy na cząsteczkę glukozy.

Cykl kwasu cytrynowego można podzielić na osiem etapów, z których każdy daje inne cząsteczki (kursywą poniżej).

Za pomocą enzymów katalizujących jeden acetylo-CoA (2-węgiel) reaguje z kwasem szczawiooctowym (4-węgiel), tworząc 6-węglową cząsteczkę cytrynianu.

Następnie cytrynian jest przekształcany w jeden z jego izomerów, izocytrynian, w dwuczęściowym procesie, w którym woda jest usuwana i dodawana.

W trzecim etapie otrzymuje się α-ketoglutaran (5-węgiel) z utlenionego izocytrynianu. Proces ten uwalnia CO₂ i redukuje NAD⁺ do NADH.

Czwarty etap tworzy niestabilny związek sukcynyloCoA z α-ketoglutaranu, proces, który również uwalnia CO₂ i redukuje NAD⁺ do NADH.

Piąty etap wytwarza bursztynian (4-węgiel) po tym, jak grupa fosforanowa zastąpi grupę CoA sukcynylo-CoA. Ta grupa fosforanowa jest przekazywana do ADP (lub GDP) w celu utworzenia ATP (lub GTP).

Szósty etap tworzy fumaran (4-węgiel) z utleniania bursztynianu. Ta reakcja redukuje FAD do FADH₂.

Siódmy etap, w którym do fumaranu dodaje się wodę, generuje jabłczan (4-węgiel).

Ostatni etap wytwarza szczawiooctan, związek, który reaguje z acetylo-CoA w pierwszym etapie, w wyniku utleniania jabłczanu. W tym procesie NAD⁺ jest redukowany do NADH.

NADH i FADH₂ wytwarzane w cyklu kwasu cytrynowego dostarczają elektrony w łańcuchu transportu elektronów, a tym samym wspomagają produkcję dodatkowego ATP.