クエン酸回路（クエンさんかいろ）とは好気的代謝に関する最も重要な生化学反応回路であり、酸素呼吸を行う生物全般に見られる。1937年にドイツの化学者ハンス・クレブスが発見し、この功績により1953年にノーベル生理学・医学賞を受賞している。

解糖や脂肪酸のβ酸化によって生成するアセチルCoAがこの回路に組み込まれ、酸化されることによって、電子伝達系で用いられるNADHなどが生じ、効率の良いエネルギー生産を可能にしている。またアミノ酸などの生合成の前駆体も供給する。

クエン酸回路の呼称は高等学校の生物学でよく用いられるが、大学以降ではTCA回路、TCAサイクル (tricarboxylic acid cycle) と呼ばれる場合が多い。その他に、トリカルボン酸回路、クレブス回路 (Krebs cycle) などと呼ばれる場合もある。
反応系

クエン酸回路はアセチルCoAが反応系に組み込まれることで始まる。

それに先立って、解糖系で生成したピルビン酸は以下の式でアセチルCoAとなる（ピルビン酸脱炭酸反応）。ピルビン酸 + NAD+ + CoA → アセチルCoA + NADH + CO2

この反応はピルビン酸デヒドロゲナーゼ複合体によって触媒される。また、脂肪酸のβ酸化でも脂肪酸アシルCoAからアセチルCoAが生じる。

クエン酸回路の反応は以下の通りである。

段階反応物生成物酵素反応のタイプ
1オキサロ酢酸 +
アセチルCoA +
H2Oクエン酸 +
CoAクエン酸シンターゼ (EC 2.3.3.1)アルドール縮合
2クエン酸cis-アコニット酸 +
H2Oアコニット酸ヒドラターゼ (EC 4.2.1.3)脱水反応
3cis-アコニット酸 +
H2Oイソクエン酸水和反応
4イソクエン酸 +
NAD+オキサロコハク酸 +
NADH + H+イソクエン酸デヒドロゲナーゼ (NAD+) (EC 1.1.1.41)酸化反応
5オキサロコハク酸α-ケトグルタル酸 +
CO2脱炭酸
6α-ケトグルタル酸
+ NAD+ +
CoA-SHスクシニルCoA +
NADH + H+ +
CO2オキソグルタル酸デヒドロゲナーゼ複合体 (EC 1.2.4.2, EC 2.3.1.61, EC 1.8.1.4)

酸化

脱炭酸

7スクシニルCoA +
GDP（またはADP）+ Piコハク酸 +
CoA-SH +
GTP（またはATP）スクシニルCoAシンターゼ (EC 6.2.1.4, EC 6.2.1.5)リン酸化
8コハク酸 +
ユビキノン (Q)フマル酸 +
ユビキノール（英語版） (QH2)コハク酸デヒドロゲナーゼ (EC 1.3.5.1)酸化