葡萄糖的有氧分解是经过一系列复杂过程最终转化为水和二氧化碳。首先，在有氧条件下，丙酮酸进入线粒体，经过脱氢、脱羧过程生成乙酰CoA。丙酮酸脱氢酶系组成包含六种辅助因子，包括TPP、硫辛酸、黄素腺嘌呤二核苷酸、NAD+、CoASH、Mg2+。在酶的催化下，丙酮酸转化为乙酰CoA并生成二氧化碳和NADH。然而，砷化物能与丙酮酸脱氢酶系中E2的辅基二氢硫辛酰胺发生共价结合，降低酶的活性，同时对α-酮戊二酸脱氢酶也有抑制作用。丙酮酸脱氢酶系的调控包括乙酰CoA和产物抑制，如NADH和乙酰CoA，以及能荷调节和共价修饰调节。

接下来，乙酰CoA进入柠檬酸循环，通过一系列氧化、脱羧反应生成二氧化碳和水。柠檬酸循环，又称为三羧酸循环（TCA）或Krebs循环，是细胞线粒体内进行的。该过程产生三羧酸循环中的中间体，它们可以作为生物合成的前体。具体步骤包括：乙酰CoA与草酰乙酸结合生成柠檬酸，随后一系列反应包括顺乌头酸和异柠檬酸的生成、α-酮戊二酸的生成、琥珀酰CoA的生成，以及最终的产物草酰乙酸的生成。整个过程伴随着NADH和FADH2的生成，以及GTP的产生。柠檬酸循环的调控包括TCA中的限速酶，以及NADH、乙酰CoA、ATP、脂肪酸等抑制剂和NAD+、CoA、AMP、Ca2+等激活剂。柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶和α-酮戊二酸脱氢酶是柠檬酸循环中的关键酶。

丙酮酸脱氢酶系和α-酮戊二酸脱氢酶系在催化过程中有相似之处，如都包含三个酶组分和六个辅因子，但丙酮酸脱氢酶体系中的丙酮酸脱氢酶E1受到磷酸化和非磷酸化共价修饰的调节，而α-酮戊二酸脱氢酶体系中的α-酮戊二酸脱氢酶不受磷酸化和去磷酸化共价修饰的调节。此外，还有其他物质如砷化物、氟乙酰CoA、丙二酸等对三羧酸循环中的酶产生抑制作用。柠檬酸循环的总览包括四次脱氢和一次底物水平磷酸化，产生两个二氧化碳分子和GTP，以及柠檬酸循环中的特殊酶——琥珀酸脱氢酶。

三羧酸循环在生物体中具有重要意义，它不仅为细胞提供能量，还参与生物合成和代谢调节。通过补充反应，可以恢复三羧酸循环中因合成代谢而消耗的中间代谢产物，如草酰乙酸。葡萄糖中碳原子的释放过程在三羧酸循环中有明确的路径和步骤，从丙酮酸脱羧开始，再到生成新的草酰乙酸，整个过程体现了三羧酸循环在生物体内碳代谢中的核心作用。