Steg i citronsyracykeln
Steg 1. Det första steget är ett kondensationssteg som kombinerar den tvåkoliga acetylgruppen (från acetyl-CoA) med en fyrakolig oxaloacetatmolekyl för att bilda en sexkolig citratmolekyl. CoA är bundet till en sulfhydrylgrupp (-SH) och diffunderar bort för att slutligen kombineras med en annan acetylgrupp. Detta steg är irreversibelt eftersom det är mycket exergoniskt. Hastigheten för denna reaktion styrs av negativ återkoppling och mängden tillgänglig ATP. Om ATP-nivåerna ökar minskar hastigheten för denna reaktion. Om det råder brist på ATP ökar hastigheten.
Steg 2. Citrat förlorar en vattenmolekyl och får en annan när citrat omvandlas till sin isomer, isocitrat.
Steg 3 och 4. I steg tre oxideras isocitrat, vilket ger upphov till en molekyl med fem kol, α-ketoglutarat, tillsammans med en koldioxidmolekyl och två elektroner, som reducerar NAD+ till NADH. Detta steg regleras också av negativ återkoppling från ATP och NADH och av en positiv effekt av ADP. Steg tre och fyra är både oxidations- och dekarboxyleringssteg, som frigör elektroner som reducerar NAD+ till NADH och frigör karboxylgrupper som bildar CO2-molekyler. α-Ketoglutarat är produkten av steg tre och en succinylgrupp är produkten av steg fyra. CoA binder succinylgruppen för att bilda succinyl-CoA. Enzymet som katalyserar steg fyra regleras genom återkopplingshämning av ATP, succinyl CoA och NADH.
Steg 5. En fosfatgrupp substitueras för coenzym A och en högenergibindning bildas. Denna energi används vid fosforylering på substratnivå (under omvandlingen av succinylgruppen till succinat) för att bilda antingen guanintrifosfat (GTP) eller ATP. Det finns två former av enzymet, så kallade isoenzymer, för detta steg, beroende på i vilken typ av djurvävnad de finns. Den ena formen finns i vävnader som använder stora mängder ATP, t.ex. hjärt- och skelettmuskulatur. Denna form producerar ATP. Den andra formen av enzymet finns i vävnader som har ett stort antal anabola vägar, t.ex. lever. Denna form producerar GTP. GTP är energimässigt likvärdigt med ATP, men dess användning är mer begränsad. I synnerhet proteinsyntesen använder främst GTP.
Steg 6. Steg sex är en uttorkningsprocess som omvandlar succinat till fumarat. Två väteatomer överförs till FAD och producerar FADH2. Den energi som finns i dessa atomers elektroner är otillräcklig för att reducera NAD+ men tillräcklig för att reducera FAD. Till skillnad från NADH förblir denna bärare fäst vid enzymet och överför elektronerna direkt till elektrontransportkedjan. Denna process möjliggörs av lokaliseringen av det enzym som katalyserar detta steg inne i mitokondrions inre membran.
Steg 7. Vatten tillsätts till fumarat under steg sju och malat bildas. I det sista steget i citronsyracykeln regenereras oxaloacetat genom att malat oxideras. Ytterligare en molekyl NADH produceras.