在蘋果酸脫氫酶(malicdehydrogenase)作用下,蘋果酸仲醇基脫氫氧化成羰基,生成草酰乙酸(oxalocetate),NAD+是脫氫酶的輔酶,接受氫成為NADH·H+。
在此循環中,最初草酰乙酸因參加反應而消耗,但經過循環又重新生成。所以每循環一次,凈結果為1個乙酰基通過兩次脫羧而被消耗。循環中有機酸脫羧產生的二氧化碳,是機體中二氧化碳的主要來源。在三羧酸循環中,共有4次脫氫反應,脫下的氫原子以NADH+H+和FADH2的形式進入呼吸鏈,最后傳遞給氧生成水,在此過程中釋放的能量可以合成ATP。乙酰輔酶A不僅來自糖的分解,也可由脂肪酸和氨基酸的分解代謝中產生,都進入三羧酸循環徹底氧化。并且,凡是能轉變成三羧酸循環中任何一種中間代謝物的物質都能通過三羧酸循環而被氧化。所以三羧酸循環實際是糖、脂、蛋白質等有機物在生物體內末端氧化的共同途徑。三羧酸循環既是分解代謝途徑,但又為一些物質的生物合成提供了前體分子。如草酰乙酸是合成天冬氨酸的前體,α-酮戊二酸是合成谷氨酸的前體。一些氨基酸還可通過此途徑轉化成糖。