Glikozda depolanmış kimyasal enerjinin dörtte birinden azı, glikoliz ile açığa çıkar. Geri kalan enerji ise iki adet pirüvat molekülünde depolanmıştır. Eğer ortamda moleküler oksijen bulunursa, piruvat mitokondriye girer. Organik yakıtın oksidasyonu mitokondride bulunan Krebs enzimleri tarafından tamamlanır. Bu metabolik yollar Alman bilim adamı Hans KREBS tarafından 1937 yılında keşfedilmiştir. Krebs döngüsü, ilk ürün olan sitrik asit nedeniyle sitrik asit döngüsü olarak da bilinir. Krebs döngüsü, oksijenli solunum tepkimelerinin glikolizden sonra gerçekleşen ikinci basamağıdır ve mitokondrinin matriksinde gerçekleşir.
Ortamda oksijen varsa, pirüvat parçalanmak üzere mitokondriye girerken glikolizde oluşan 2 NADH+H+ molekülü de mitokondriye girer. Krebs döngüsüyle pirüvatın CO2’e kadar yıkımı ve piruvatta depolanmış kimyasal enerjinin açığa çıkması sağlanır. Pirüvatın yıkımı, mitokondrinin matriksinde bulunan enzimlerle döngüsel olarak gerçekleşir. Mitokondriye giren piruvattan 1 molekül CO2 ve 2 hidrojen atomu ayrılır. Bu aşama, oksijenli solunumda karbondioksidin açığa çıktığı ilk basamaktır. Piruvattan ayrılan hidrojenler NAD+ koenzimine aktarılarak NADH + H+ oluşur ve piruvat, 2 karbonlu bileşik olan Asetil Co-A’ya dönüşür.
Asetil Co-A, Krebs döngüsünü başlatan esas maddedir. Krebs döngüsünde her biri farklı bir enzimin kontrolünde gerçekleşen ara basamaklar şu şekilde sıralanabilir: 2 karbonlu Asetil Co-A, 6 karbonlu sitrik asidi oluşturmak üzere 4 karbonlu bileşik olan okzaloasetik asitle birleşir. 6 karbonlu sitrik asitten 5 karbonlu bileşik oluşurken, bir molekül CO2 açığa çıkar. Ayrıca sitrik asitten kopan 2 H atomu NAD+ koenzimi tarafından yakalanır ve NADH + H+ oluşur. 5 karbonlu bileşikten 1 molekül CO2 çıkışıyla 4 karbonlu bileşik oluşur. 5 karbonlu bileşikten kopan 2 H atomu NAD+ koenzimi tarafından yakalanır ve NADH + H+ oluşur. CO2 çıkışı bu basamakta son bulur.
Oluşan 4 karbonlu bileşik farklı tepkimeler geçirerek 2 karbonlu Asetil Co-A ile birleşen oksaloasetik aside dönüşür. Bu tepkimeler gerçekleşirken farklı basamaklarda kopan 4 H atomundan iki tanesi FAD tarafından, 2 tanesi ise NAD+ tarafından tutularak enerjinin FADH2 ve NADH + H+ şeklinde depolanması sağlanır. Bu arada substrat düzeyinde fosforilasyonla 1 ATP sentezlenir. Oluşan son 4 karbonlu bileşik, yeniden 2 karbonlu Asetil Co-A ile birleşir ve Krebs reaksiyonları döngüsel olarak tekrarlanır.
1 molekül pirüvatın Krebs döngüsüne girmesi sonucunda substrat düzeyinde fosforilasyonla 1 ATP sentezlenirken, 3 molekül CO2 açığa çıkar. Bunun yanı sıra, 8 H atomu NADH + H+ şeklinde, 4 H atomu ise FADH2 tarafından son evre olan Elektron Taşıma Sistemine taşınır.