三羧酸循环，也称为柠檬酸循环或Krebs循环，是生物体内糖、氨基酸和脂肪酸最后的共同代谢途径。此过程中，会形成多种高能化合物。首先，糖酵解产生的丙酮酸经过氧化脱羧，进入三羧酸循环，此过结合形成柠檬酸，此反应由柠檬酸合酶催化。随后，柠檬酸经过异构化形成异柠檬酸，再由异柠檬酸脱氢酶催化氧化脱羧产生α-酮戊二酸，此步骤同样会产生NADH。α-酮戊二酸接着进行第二次氧化脱羧反应，生成琥珀酰-CoA，并伴随NADH和CO2的生成。在琥珀酰-CoA合成酶的作用下，琥珀酰-CoA发生底物水平磷酸化反应，生成ATP或GTP。接下来的步骤中，琥珀酸脱氢产生FADH2，富马酸酶催化双键水合，最终苹果酸脱氢酶催化苹果酸脱氢生成草酰乙酸，并产生NADH。整个三羧酸循环过程中，通过多个步骤的氧化还原反应和底物水平磷酸化，生成了大量的ATP和NADH等高能化合物，为生物体提供能量。