Το ένζυμο κιτρική συνθάση καταλύει το πρώτο βήμα σε μια κυτταρική μεταβολική διαδικασία που ονομάζεται κύκλος κιτρικού οξέος. Αυτή η διαδικασία συμβαίνει στην πλειοψηφία των ζωικών, φυτικών και βακτηριακών κυττάρων, παράγοντας κυτταρική ενέργεια για τη ζωή, με τη μορφή ενός μορίου που ονομάζεται ΑΤΡ. Το πρώτο βήμα αυτής της αλυσιδωτής αντίδρασης χρησιμοποιεί τα προϊόντα του μεταβολισμού της ζάχαρης για την παραγωγή μιας ουσίας που ονομάζεται κιτρικό, η οποία στη συνέχεια υποβάλλεται σε περαιτέρω επεξεργασία για να δώσει ενέργεια. Όπως πολλά ένζυμα, η κιτρική συνθάση πρέπει πρώτα να συνδεθεί με ένα συγκεκριμένο μόριο, το υπόστρωμά του, πριν γίνει χημικά ενεργό.
Η κιτρική συνθάση παράγεται σχεδόν σε κάθε τύπο κυττάρου. Είναι ο καταλύτης που ξεκινά το πρώτο βήμα της βασικής μεταβολικής αντίδρασης γνωστή ως κύκλος κιτρικού οξέος ή κύκλος Krebs, που συμβαίνει σε όλους τους οργανισμούς που απαιτούν οξυγόνο για τον μεταβολισμό. Ο κύκλος του κιτρικού οξέος παράγει ΑΤΡ, ένα μόριο που χρησιμοποιείται για να τροφοδοτήσει τις βασικές διαδικασίες των ζωντανών κυττάρων, όπως η αναπνοή και η αναπαραγωγή. Η κιτρική συνθάση είναι το πρώτο ένζυμο στη μεγάλη αλυσίδα καταλυτών για τον κύκλο Krebs και η παραγόμενη ποσότητα ρυθμίζει τον ρυθμό με τον οποίο μπορεί να προχωρήσει ολόκληρος ο κύκλος.
Όπως όλα τα ένζυμα, η κιτρική συνθάση έχει μια συγκεκριμένη πρωτεϊνική δομή που της επιτρέπει να καταλύει τις αντιδράσεις. Υπάρχει στο σώμα σε δύο ξεχωριστές καταστάσεις με βάση τη διαμόρφωση ή το σχήμα του: μια ενεργή και ανενεργή ποικιλία. Κατά τη διάρκεια της γλυκόλυσης, η γλυκόζη σακχάρου, που προέρχεται από τα τρόφιμα, έχει μεταβολιστεί σε διάφορες χημικές ουσίες, συμπεριλαμβανομένων δύο μορίων οξικού που βοηθούν στην έναρξη του κύκλου Krebs. Όταν συνδέεται με ένα μόριο οξαλοξικού, η κιτρική συνθάση αλλάζει τη διαμόρφωσή της και ανοίγει μια περιοχή στην επιφάνειά της στην οποία συνδέεται το ακετυλ-CoA.
Ο μηχανισμός της κιτρικής συνθάσης απαιτεί ενεργοποίηση, η οποία συμβαίνει όταν συνδέεται με μια ένωση που ονομάζεται υπόστρωμα, σε αυτή την περίπτωση οξαλοξικό, σε μια διαδικασία που ονομάζεται επαγόμενη προσαρμογή. Η ανενεργή διαμόρφωση της κιτρικής συνθάσης είναι γνωστή ως ανοικτή μορφή της. Όπως και άλλες πρωτεΐνες, αυτό το ένζυμο αποτελείται από πολλά μόρια αμινοξέων. Όταν συνδέεται με οξαλοξικό, το σχήμα αλλάζει καθώς ορισμένα αμινοξέα συνδέονται μεταξύ τους, κλείνοντας και σχηματίζοντας ένα είδος κύκλου γύρω από το υπόστρωμα. Αυτή η κλειστή μορφή είναι το σχήμα ενεργοποίησης που επιτρέπει στον κύκλο του κιτρικού οξέος να προχωρήσει.
Μόλις το ένζυμο συνδεθεί με το ακετυλο-CoA, συνδέει ένα μέρος των μορίων ακετυλίου με οξαλοξικό, ενώ ταυτόχρονα αφαιρεί χημικά το τμήμα CoA. Το μεταφερόμενο μέρος, ένα μόριο οξικού με δύο άνθρακες, στη συνέχεια συνδέεται με οξαλοξικό, συνθέτοντας μια νέα ένωση έξι άνθρακα που ονομάζεται κιτρικό. Αυτή η αντίδραση επιτρέπει στα άτομα άνθρακα στις ενώσεις να μετακινηθούν πιο κάτω στον κύκλο του κιτρικού οξέος σε ένα εύκολα μεταφερόμενο μόριο, όπου θα λάβουν μέρος σε μια σειρά μεταβολικών μετασχηματισμών με τους οποίους το κύτταρο παράγει περισσότερο ΑΤΡ.