柠檬酸循环是生物代谢中的关键步骤，其反应机制涉及草酰乙酸与乙酰-CoA的结合和转化。起始于草酰乙酸与乙酰-CoA的缩合，这一过程由柠檬酸合酶催化，它既是限速酶又是调控酶，受ATP、NADH、琥珀酰CoA等分子的调控。

柠檬酸合酶的独特性在于其诱导楔合模型，当草酰乙酸结合后，酶结构改变，形成乙酰-CoA的结合位点。然而，氟乙酰-CoA和丙酮酰-CoA作为抑制剂，通过替代乙酰-CoA与酶结合，影响循环进程。其中，氟乙酰-CoA的致死性合成反应在杀虫剂和灭鼠药制造中发挥重要作用。

异柠檬酸的形成和氧化脱羧是循环中的重要环节，异柠檬酸酶催化柠檬酸和异柠檬酸的互变，而异柠檬酸脱氢酶则负责氧化脱羧，解决乙酰基的氧化问题。此外，该酶的活性受ADP和NADH等因素影响，涉及磷酸化和脱磷酸化的调节。

在α-酮戊二酸的氧化脱羧阶段，能量的释放通过NAD+的还原和琥珀酰CoA的储存来实现，涉及α-酮戊二酸脱氢酶复合体的协同作用。琥珀酰CoA随后通过琥珀酰硫激酶转化为琥珀酸，琥珀酸脱氢酶则催化琥珀酸的脱氢，受到丙二酸的抑制。

琥珀酸脱氢酶的铁硫聚簇在电子传递链中起着关键作用，其催化过程具有严格的立体专一性。整个柠檬酸循环的精细调控为生物体的能量生成和代谢提供了基础。