De citroenzuurcyclus, ook wel de Krebs-cyclus of tricarbonzuur (TCA) -cyclus genoemd, is de tweede fase van cellulaire ademhaling. Deze cyclus wordt gekatalyseerd door verschillende enzymen en is genoemd ter ere van de Britse wetenschapper Hans Krebs die de reeks stappen identificeerde die betrokken zijn bij de citroenzuurcyclus. De bruikbare energie gevonden in de koolhydraten, eiwitten, en vetten wij eten komt voornamelijk vrij via de citroenzuurcyclus. Hoewel de citroenzuurcyclus niet rechtstreeks zuurstof gebruikt, werkt het alleen als er zuurstof aanwezig is.
De eerste fase van cellulaire ademhaling wordt genoemd glycolyse, vindt plaats in het cytosol van de cel cytoplasma. De citroenzuurcyclus komt echter voor in de matrix van de cel mitochondriën. Voorafgaand aan het begin van de citroenzuurcyclus passeert pyrodruivenzuur dat wordt gegenereerd bij glycolyse het mitochondriale membraan en wordt het gebruikt om acetyl co-enzym A (acetyl CoA). Acetyl CoA wordt vervolgens gebruikt in de eerste stap van de citroenzuurcyclus. Elke stap in de cyclus wordt gekatalyseerd door een specifiek enzym.
De tweekoolstofacetylgroep van acetyl CoA wordt toegevoegd aan de vierkoolstof oxaloacetaat om het zeskoolstofcitraat te vormen. De geconjugeerd zuur van citraat is citroenzuur, vandaar de naam citroenzuurcyclus. Oxaloacetaat wordt aan het einde van de cyclus geregenereerd, zodat de cyclus kan worden voortgezet.
CoA is verwijderd uit de succinyl CoA molecuul en wordt vervangen door een fosfaatgroep. De fosfaatgroep wordt vervolgens verwijderd en aan guanosinedifosfaat (GDP) gehecht, waardoor guanosinetrifosfaat (GTP) wordt gevormd. Net als ATP is GTP een energieopbrengend molecuul en wordt het gebruikt om ATP te genereren wanneer het een fosfaatgroep aan ADP doneert. Het eindproduct van de verwijdering van CoA uit succinyl CoA is succineren.
Malaat is geoxideerd oxaloacetaat, het eerste substraat in de cyclus. NAD + wordt daarbij gereduceerd tot NADH + H +.
In eukaryotische cellengebruikt de citroenzuurcyclus één molecuul acetyl CoA om 1 ATP, 3 NADH, 1 FADH2, 2 CO2 en 3 H + te genereren. Aangezien twee acetyl CoA-moleculen worden gegenereerd uit de twee pyrodruivenzuurmoleculen geproduceerd in glycolyse, de het totale aantal van deze moleculen dat in de citroenzuurcyclus wordt geproduceerd, wordt verdubbeld tot 2 ATP, 6 NADH, 2 FADH2, 4 CO2 en 6 H +. Twee extra NADH-moleculen worden ook gegenereerd bij de omzetting van pyrodruivenzuur in acetyl CoA voorafgaand aan de start van de cyclus. De in de citroenzuurcyclus geproduceerde NADH- en FADH2-moleculen worden doorgegeven aan de laatste fase van cellulaire ademhaling riep de elektronentransportketen. Hier ondergaan NADH en FADH2 oxidatieve fosforylering om meer ATP te genereren.