Ο κύκλος του κιτρικού οξέος, επίσης γνωστός ως κύκλος κύκλου Krebs ή κύκλος τρικαρβοξυλικού οξέος (TCA), είναι το δεύτερο στάδιο κυτταρική αναπνοή. Αυτός ο κύκλος καταλύεται από διάφορα ένζυμα και ονομάζεται προς τιμήν του Βρετανού επιστήμονα Hans Krebs ο οποίος προσδιόρισε τη σειρά των βημάτων που εμπλέκονται στον κύκλο του κιτρικού οξέος. Η χρησιμοποιούμενη ενέργεια στην υδατάνθρακες, πρωτεΐνες, και λίπη τρώμε απελευθερώνεται κυρίως μέσω του κύκλου του κιτρικού οξέος. Αν και ο κύκλος του κιτρικού οξέος δεν χρησιμοποιεί απευθείας οξυγόνο, λειτουργεί μόνο όταν υπάρχει οξυγόνο.
Η πρώτη φάση της κυτταρικής αναπνοής, που ονομάζεται γλυκόλυση, λαμβάνει χώρα στο κυτταρόπλασμα του κυττάρου κυτόπλασμα. Ο κύκλος του κιτρικού οξέος, ωστόσο, εμφανίζεται στη μήτρα του κυττάρου μιτοχόνδρια. Πριν από την έναρξη του κύκλου του κιτρικού οξέος, το πυροσταφυλικό οξύ που παράγεται στη γλυκόλυση διασχίζει τη μιτοχονδριακή μεμβράνη και χρησιμοποιείται για τον σχηματισμό ακετυλ συνένζυμο Α (ακετυλ CoA). Ακολούθως χρησιμοποιείται ακετύλιο CoA στο πρώτο στάδιο του κύκλου του κιτρικού οξέος. Κάθε βήμα του κύκλου καταλύεται από ένα συγκεκριμένο ένζυμο.
Η ακετυλομάδα δύο αζώτου του ακετυλο-ΟοΑ προστίθεται στον τετρα-άνθρακα οξαλοξεικό για να σχηματίσει το κιτρικό έξι-άνθρακα. ο συζευγμένου οξέος του κιτρικού είναι το κιτρικό οξύ, εξ ου και το όνομα του κύκλου του κιτρικού οξέος. Το οξαξικό οξύ αναγεννάται στο τέλος του κύκλου έτσι ώστε ο κύκλος να μπορεί να συνεχιστεί.
Το CoA αφαιρείται από το σουκκινυλ CoA μόριο και αντικαθίσταται από a φωσφορική ομάδα. Η φωσφορική ομάδα στη συνέχεια απομακρύνεται και προσκολλάται στην διφωσφορική γουανοσίνη (GDP) σχηματίζοντας έτσι τριφωσφορική γουανοσίνη (GTP). Όπως και το ATP, το GTP είναι ένα μόριο που αποδίδει ενέργεια και χρησιμοποιείται για την παραγωγή ΑΤΡ όταν δίνει μια φωσφορική ομάδα στο ADP. Το τελικό προϊόν από την απομάκρυνση του CoA από το σουκινύλιο CoA είναι ηλεκτρικό.
Το μηλικό σχηματίζεται οξειδωμένο οξαλοξεικό, το αρχικό υπόστρωμα στον κύκλο. Το NAD + μειώνεται σε NADH + H + στη διαδικασία.
Σε ευκαρυωτικά κύτταρα, ο κύκλος του κιτρικού οξέος χρησιμοποιεί ένα μόριο ακετυλ CoA για να δημιουργήσει 1 ΑΤΡ, 3 NADH, 1 FADH2, 2 CO2 και 3 Η +. Δεδομένου ότι παράγονται δύο μόρια ακετυλικού CoA από τα δύο μόρια πυροσταφυλικού οξέος που παράγονται στη γλυκόλυση, το ο συνολικός αριθμός αυτών των μορίων που έδωσε στον κύκλο του κιτρικού οξέος διπλασιάζεται σε 2 ΑΤΡ, 6 NADH, 2 FADH2, 4 CO2 και 6 Η +. Δύο επιπρόσθετα μόρια NADH παράγονται επίσης στη μετατροπή του πυροσταφυλικού οξέος σε ακετυλ CoA πριν από την έναρξη του κύκλου. Τα μόρια NADH και FADH2 που παράγονται στον κύκλο του κιτρικού οξέος διαβιβάζονται κατά μήκος της τελικής φάσης κυτταρική αναπνοή που ονομάζεται αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων. Εδώ οι NADH και FADH2 υφίστανται οξειδωτική φωσφορυλίωση για να παράγουν περισσότερο ΑΤΡ.