Kroki w cyklu kwasu cytrynowego
Krok 1. Pierwszy etap to etap kondensacji, łączący dwuwęglową grupę acetylową (z acetylo-CoA) z czterowęglową cząsteczką oksalooctanu w celu utworzenia sześciowęglowej cząsteczki cytrynianu. CoA jest związany z grupą sulfhydrylową (-SH) i ulega dyfuzji, by ostatecznie połączyć się z inną grupą acetylową. Ten etap jest nieodwracalny, ponieważ jest wysoce egzergoniczny. Szybkość tej reakcji jest kontrolowana przez ujemne sprzężenie zwrotne i ilość dostępnego ATP. Jeśli poziom ATP wzrasta, szybkość tej reakcji maleje. Jeśli ATP jest w niedoborze, szybkość wzrasta.
Krok 2. Cytrynian traci jedną cząsteczkę wody i zyskuje drugą, ponieważ cytrynian jest przekształcany w swój izomer, izocyjanian.
Kroki 3 i 4. W kroku trzecim, izocyjanian jest utleniany, produkując pięciowęglową cząsteczkę, α-ketoglutaran, wraz z cząsteczką CO2 i dwoma elektronami, które redukują NAD+ do NADH. Ten etap jest również regulowany przez ujemne sprzężenie zwrotne z ATP i NADH oraz przez dodatni wpływ ADP. Etapy trzeci i czwarty są zarówno etapami utleniania jak i dekarboksylacji, które uwalniają elektrony redukujące NAD+ do NADH i uwalniają grupy karboksylowe tworzące cząsteczki CO2. α-Ketoglutaran jest produktem etapu trzeciego, a grupa bursztynowa jest produktem etapu czwartego. CoA wiąże się z grupą sukcynylową tworząc sukcynylo-CoA. Enzym, który katalizuje krok czwarty jest regulowany przez inhibicję zwrotną ATP, sukcynylo-CoA i NADH.
Krok 5. Grupa fosforanowa jest podstawiona do koenzymu A i powstaje wysokoenergetyczne wiązanie. Energia ta jest wykorzystywana w fosforylacji na poziomie substratu (podczas przekształcania grupy bursztynowej w bursztynian) do utworzenia trójfosforanu guaniny (GTP) lub ATP. Istnieją dwie formy enzymu, zwane izoenzymami, dla tego etapu, w zależności od rodzaju tkanki zwierzęcej, w której występują. Jedna forma znajduje się w tkankach, które zużywają duże ilości ATP, takich jak serce i mięśnie szkieletowe. Ta forma produkuje ATP. Druga forma enzymu znajduje się w tkankach, które mają dużą liczbę szlaków anabolicznych, takich jak wątroba. Ta forma produkuje GTP. GTP jest energetycznie równoważny z ATP, jednak jego zastosowanie jest bardziej ograniczone. W szczególności, synteza białek wykorzystuje głównie GTP.
Krok 6. Krok szósty to proces dehydratacji, który przekształca bursztynian w fumaran. Dwa atomy wodoru są przenoszone na FAD, tworząc FADH2. Energia zawarta w elektronach tych atomów jest niewystarczająca do redukcji NAD+, ale wystarczająca do redukcji FAD. W przeciwieństwie do NADH, nośnik ten pozostaje przyłączony do enzymu i przekazuje elektrony bezpośrednio do łańcucha transportu elektronów. Proces ten jest możliwy dzięki lokalizacji enzymu katalizującego ten etap wewnątrz wewnętrznej błony mitochondrium.
Krok 7. W kroku siódmym do fumaranu dodawana jest woda i powstaje jabłczan. Ostatni krok w cyklu kwasu cytrynowego regeneruje oksalooctan poprzez utlenianie jabłczanu. Wytwarzana jest kolejna cząsteczka NADH.
.