Цикълът на лимонената киселина, известен още като цикъл на Кребс или цикъл на трикарбоксилна киселина (TCA), е вторият етап на клетъчно дишане. Този цикъл се катализира от няколко ензима и е наречен в чест на британския учен Ханс Кребс, който идентифицира серията стъпки, участващи в цикъла на лимонената киселина. Използваната енергия, намерена в въглехидрати, протеини, и мазнини ние ядем се освобождава главно чрез цикъла на лимонената киселина. Въпреки че цикълът на лимонената киселина не използва кислорода директно, той работи само при наличие на кислород.
Първата фаза на клетъчното дишане, наречена гликолиза, се провежда в цитозола на клетката цитоплазма. Цикълът на лимонената киселина обаче се среща в матрицата на клетката митохондриите. Преди началото на цикъла на лимонената киселина пировиновата киселина, генерирана при гликолиза, преминава през митохондриалната мембрана и се използва за образуване ацетил коензим A (ацетил CoA). След това ацетил CoA се използва в първия етап на цикъла на лимонената киселина. Всяка стъпка в цикъла се катализира от специфичен ензим.
Две въглеродна ацетилова група на ацетил CoA се добавя към четири въглерода оксалацетат да образува шест въглероден цитрат. Най- конюгатна киселина на цитрат е лимонена киселина, откъдето идва и цикълът на лимонената киселина. Оксалоацетатът се регенерира в края на цикъла, така че цикълът да продължи.
КоА се отстранява от сукцинил CoA молекула и се заменя с a фосфатна група. След това фосфатната група се отстранява и се прикрепя към гуанозин дифосфат (БВП), като по този начин се образува гуанозин трифосфат (GTP). Подобно на ATP, GTP е енергодобивна молекула и се използва за генериране на ATP, когато дарява фосфатна група на ADP. Крайният продукт от отстраняването на CoA от сукцинил CoA е сукцинат.
Малатът се окислява оксалацетат, началният субстрат в цикъла. NAD + се намалява до NADH + H + в процеса.
в еукариотни клетки, цикълът на лимонената киселина използва една молекула ацетил CoA за генериране на 1 ATP, 3 NADH, 1 FADH2, 2 CO2 и 3 H +. Тъй като две молекули на ацетил CoA се генерират от двете молекули на пирувиновата киселина, получени при гликолиза, общият брой на тези молекули, получени в цикъла на лимонената киселина, се удвоява до 2 ATP, 6 NADH, 2 FADH2, 4 CO2 и 6 Н +. Две допълнителни NADH молекули също се генерират при превръщането на пирувиновата киселина в ацетил CoA преди началото на цикъла. Молекулите NADH и FADH2, произведени в цикъла на лимонената киселина, се предават в крайната фаза на клетъчно дишане наречена електронна транспортна верига. Тук NADH и FADH2 се подлагат на окислително фосфорилиране, за да генерират повече АТФ.