Ty thể
Chức năng > Chuyển hóa năng lượng > Pyruvate và chu trình acid citric

Bài chi tiết: Pyruvate dehydrogenase, Pyruvate carboxylase, và Chu trình acid citric
Những phân tử pyruvate sinh ra từ quá trình đường phân được vận chuyển chủ động xuyên qua màng ty thể trong và chuyển đến chất nền, nơi chúng có thể tiếp tục bị oxy hóa và hóa hợp với coenzyme A hình thành nên CO2, acetyl-CoA và NADH; hoặc bị carboxyl hóa (bằng enzyme pyruvate carboxylase) tạo ra oxaloaxetat. Chính phản ứng carboxyl này sẽ giúp gia tăng hàm lượng oxaloacetate trong chu trình acid citric, vì vậy nó thuộc loại phản ứng bổ sung (anaplerotic reaction), tăng cường hiệu suất chu trình để chuyển hóa mạnh hơn acetyl-CoA khi nhu cầu năng lượng của mô (như trong cơ) bật cao đột ngột đang lúc hoạt động.
Trong chu trình acid citric, tất cả những chất trung gian (ví dụ: citrate, iso-citrate, alpha-ketoglutarate, succinate, fumarate, malate và oxaloacetate) được tái sinh trong suốt mỗi vòng chu trình. Khi bổ sung nhiều hơn bất kỳ chất nào trong số các chất trung gian trên vào ty thể đều dẫn đến hiện tượng hàm lượng bổ sung chất đó vẫn không mất đi trong chu trình, mà còn làm tăng cao nồng độ những chất trung gian khác một khi nó bị chuyển hóa thành các sản phẩm nối tiếp sau đó. Do vậy, việc thêm vào bất kỳ chất nào trong số chúng đến chu trình sẽ gây ra một hiệu ứng bổ sung (anaplerotic effect), và ngược lại là hiệu ứng rút bỏ (cataplerotic effect). Những phản ứng bổ sung và rút bỏ này sẽ làm tăng hoặc giảm hàm lượng oxaloacetate sẵn có để hóa hợp với acetyl-CoA hình thành nên acid citric trong suốt lộ trình chu trình. Các sự kiện trên tạo nên những biến chuyển tăng cường hoặc hạ thấp cường độ sản xuất ATP trong ty thể, cũng như ảnh hưởng đến nguồn cung sẵn có ATP cho tế bào.
Mặt khác, acetyl-CoA dù cho sinh ra từ quá trình oxy hóa pyruvate hay từ tiến trình beta-oxy hóa acid béo cũng đều là nhiên liệu duy nhất nhập vào chu trình acid citric. Với mỗi vòng chu trình, một phân tử acetyl-CoA sẽ hóa hợp vào bất kỳ phân tử oxaloacetate nào đang hiện diện tại chất nền ty thể, và không bao giờ được tái sinh trở lại. Đó chính là quá trình oxy hóa phần acetate của acetyl-CoA, tạo ra CO2 và nước, kèm theo năng lượng phát thải dưới dạng ATP.
Trong gan, sự carboxyl hóa pyruvate bào tương thành oxaloacetate nội ty thể là bước khởi đầu của con đường tân tạo glucose (gluconeogenic pathway), để rồi sau đó chuyển hóa thành lactate và alanine dạng khử amine hóa thành glucose, tiến trình này chịu ảnh hưởng bởi nồng độ cao glucagon và/hoặc adrenalin trong máu. Lúc này đây, sự thêm vào oxaloacetate đến ty thể không còn gây ra một hiệu ứng bổ sung rõ rệt nữa, trong khi một chất trung gian khác của chu trình acid citric là malate thì lại lập tức loại đi khỏi ty thể để chuyển về dạng oxaloacetate bào tương, dẫn đến hệ quả cuối cùng là trở thành glucose, một quá trình hầu như hoàn toàn đảo ngược so với đường phân.
Những enzyme thuộc chu trình acid citric đắm chìm trong chất nền ty thể, trừ ngoại lệ enzyme succinate dehydrogenase lại khảm quanh màng ty thể trong vì nó là một bộ phận của Phức hệ II (Complex II). Chu trình acid citric oxy hóa acetyl-CoA thành carbon dioxide, và tạo nên những cofactor dạng khử (3 phân tử NADH và 1 phân tử FADH2), đây là nguồn electron dồi dào cung cấp cho chuỗi chuyền điện tử; cùng với một phân tử GTP (dễ dàng chuyển hóa thành ATP).