Cykl kwasu cytrynowego, znany również jako cykl Krebsa lub cykl kwasu trikarboksylowego (TCA), jest drugim etapem oddychania komórkowego. Cykl ten jest katalizowany przez kilka enzymów i został nazwany na cześć brytyjskiego naukowca Hansa Krebsa, który zidentyfikował serię etapów związanych z cyklem kwasu cytrynowego. Energia użyteczna znaleziona w węglowodany, białka, i tłuszcze jemy jest uwalniany głównie przez cykl kwasu cytrynowego. Chociaż cykl kwasu cytrynowego nie wykorzystuje bezpośrednio tlenu, działa tylko wtedy, gdy obecny jest tlen.
Pierwsza faza oddychania komórkowego, zwana glikoliza, zachodzi w cytosolu komórek cytoplazma. Cykl kwasu cytrynowego zachodzi jednak w matrycy komórkowej mitochondria. Przed rozpoczęciem cyklu kwasu cytrynowego kwas pirogronowy wytwarzany w glikolizie przenika przez błonę mitochondrialną i jest wykorzystywany do tworzenia acetylo-koenzym A (acetylo-CoA). Acetyl CoA jest następnie stosowany w pierwszym etapie cyklu kwasu cytrynowego. Każdy etap cyklu jest katalizowany przez określony enzym.
Dwuwęglowa grupa acetylowa acetylo CoA jest dodawana do czterowęglowego szczawiooctan tworząc sześciowęglowy cytrynian. The koniugat kwasu cytrynianu to kwas cytrynowy, stąd nazwa cykl kwasu cytrynowego. Szczawiooctan regeneruje się pod koniec cyklu, aby cykl mógł być kontynuowany.
CoA jest usuwany z sukcynylo CoA cząsteczkę i jest zastąpiony przez grupa fosforanowa. Grupa fosforanowa jest następnie usuwana i przyłączana do difosforanu guanozyny (PKB), tworząc w ten sposób trifosforan guanozyny (GTP). Podobnie jak ATP, GTP jest cząsteczką produkującą energię i służy do generowania ATP, gdy przekazuje grupę fosforanową do ADP. Końcowym produktem po usunięciu CoA z sukcynylo CoA jest bursztynian.
Jabłczan jest utleniony tworząc szczawiooctan, początkowe podłoże w cyklu. W tym procesie NAD + jest redukowany do NADH + H +.
W komórki eukariotyczne, cykl kwasu cytrynowego wykorzystuje jedną cząsteczkę acetylo-CoA do wytworzenia 1 ATP, 3 NADH, 1 FADH2, 2 CO2 i 3 H +. Ponieważ dwie cząsteczki acetylo-CoA są generowane z dwóch cząsteczek kwasu pirogronowego wytwarzanych w glikolizie, łączna liczba tych cząsteczek uzyskanych w cyklu kwasu cytrynowego jest podwojona do 2 ATP, 6 NADH, 2 FADH2, 4 CO2 i 6 H +. Dwie dodatkowe cząsteczki NADH są również generowane podczas konwersji kwasu pirogronowego do acetylo-CoA przed rozpoczęciem cyklu. Cząsteczki NADH i FADH2 wytwarzane w cyklu kwasu cytrynowego są przekazywane do końcowej fazy oddychania komórkowego zwany łańcuchem transportu elektronów. Tutaj NADH i FADH2 podlegają fosforylacji oksydacyjnej w celu wygenerowania większej ilości ATP.