Trikarboksylsyresyklus, sitronsyresyklus eller Krebs syklus ( etter biokjemikeren Hans A. Krebs som oppdaget den i 1937) er synonyme navn. Denne syklusen hvor pyruvat fra glykolysen oksideres skjer i matriks i mitokondriene. I glykolysen frigis ca 1/4-del av energien i glukose og resten frigis i trikarboksylsyresyklus. Pyruvat fra glykolysen fraktes inn i mitokondriene via en pyruvat transportør og omsettes først til thioesteren acetyl-CoA i et multienzymkompleks pyruvat dehydrogenase. Pyruvat blir her oksidativt dekarboksylert og det dannes NADH.
Acetyl-CoA overfører 2 karbonatomer til oksaledikksyre som selv har 4 karbonatomer og det dannes citrat (sitronsyre) som inneholder 6 karbonatomer katalysert av citrat syntase. Fjerning av vann fra citrat gir isomeren isocitrat katalysert av aconitase. Deretter følger to trinn med dekarboksyleringer. Først omdannes isocitrat til 2-oksoglutarat (a-ketoglutarat) og samtidig frigis CO2 og NADH katalysert av isocitrat dehydrogenase. 2-oksoglutarat omdannes til succinyl-CoA. Igjen frigis CO2, og NADH og CoA inngår i reaksjonen ved en mekanisme som ligner omdanningen fra pyruvat til acetyl-CoA, katalysert av 2-ketoglutarat dehydrogenase. Succinyl-CoA omdannes til succinat katalysert av succinyl-CoA syntetase og energien i thioesterbindingen brukes til å lage ATP ved substratfosforylering. Dette trinnet er hos planterforskjellig fra dyr hvor det dannes GTP istedet for ATP. Succinat gir fumarat og FADH2 (flavin adenin dinukleotid) katalysert av succinat dehydrogenase. Enzymet fumarase omdanner fumarat til malat ved tilføring av vann. Malat dehydrogenase omdanner malat til oksaledikksyre og NADH og ringen er sluttet ved at oksaleddiksyre på nytt kan binde et molekyl med acetyl-CoA.
Ved oksidasjonen av pyruvat frigis 3 molekyler CO2, og det dannes 4 NADH og 1 FADH2.
En annen spesiell egenskap ved plantemitokondriene er innholdet av malat enzym slik at mitokondriene kan ta opp malat fraktet av en dikarboksylat transportør og malat dekarboksyleres deretter til pyruvat, CO2 og NADH. Dette gir plantene en mulighet til en alternativ omsetningsvei for fosfoenolpyruvat via fosfoenolpyruvat karboksylase og malat dehydrogenase.
Tilgangen på ADP og uorganisk fosfat (Pi) er en viktig reguleringsfaktor i trikarboksylsyresyklus.