동식물의 호흡의 가장 주요한 대사경로(代謝經路). 트리카르복시산(tricarboxylic acid) 회로의 약칭이다.

1940년에 이것을 발견한 영국의 생화학자 H. A. 크렙스가 이 회로에는 시트르산과 이소시트르산 등 카르복시기(基) 3개를 가진 유가산(트리카르복시산)이 관여한다고 해서 붙인 이름이다.

시트르산의 합성에서 이 회로가 시작되므로 시트르산회로라고도 하며, 발견자의 이름을 따서 크렙스 회로라고도 한다.

TCA회로는 산소호흡을 하는 대부분의 생물에서 볼 수 있는데, 특히 동식물이나 균류 등에서는 미토콘드리아라는 세포내소과립(細胞內小顆粒)에 국재(局在)해 있다.

이 회로는 산소호흡을 수반하는 전자전달계(電子傳達系 ; 호흡사슬)와 함께 작용해 탄수화물 · 지방 · 단백질 등을 물과 이산화탄소로 완전히 분해함 으로써 생명의 작용에 필수적인 에너지 물질로서 중요한 ATP(아데노신삼인산)를 가장 효율적으로 생산하는 역할을 한다.

산소를 쓰지 않는 근육의 해당계(解糖系)에 의해 1분자의 포도당이 분해되는 경우는 2분자의 ATP밖에 생산되지 않는 데 비해 TCA회로에 의해 완전히 분해되는 경우는, 세균인 경우 38분자, 진핵생물(眞核生物)인 경우는 36분자의 ATP를 생산할 수 있는데, 이 에너지 회수율은 약 40%로 매우 높다.

ATP생산의 효율은 지방이 가장 높으며, 탄수화물 · 단백질의 차례이다.

이 회로는 아미노산과 포르피린 등의 합성에도 관여한다.

TCA회로의 첫번째 반응은 지방과 탄수화물이 대사되어 생성된 아세틸조효소(助酵素) A(활성 아세트산)와 옥살아세트산이 축합(縮合)해 시트르산이 생성되는 반응이다.

[그림]과 같이 시트르산은 α-케토글루타르산 등을 거쳐 다시 옥살아세트산을 생성한다.

단백질은 대사되어 아미노산이 되고, 최종적으로는 아세틸조효소 A 또는 α-케토글루타르산 등이 되어 회로에 들어간다.

회로를 한 바퀴 도는 동안에 세 곳에서 산화적 탈탄산반응(酸化的脫炭酸反應)이 일어나며, 3분자의 이산화탄소가 생긴다.

또 네 곳에서는 산화반응(산화적 탈탄산반응을 포함)이 일어나 4분자의 수소를 생성한다.

즉, 1분자의 아세틸조효소 A와 3분자의 물이 반응해 3분자의 이산화탄소와 4분자의 수소를 생성하는 것이다.

이 수소는 NAD(니코틴아미드아데닌디뉴클레오티드) 또는 FAD(플라빈아데닌디뉴클레오티드)라 불리는 조효소와 결합한 형태로 생성되고, 최종적으로는 전자전달계를 통해 산소와 반응, 물이 된다.

이 산소와의 반응에 의해 1분자의 수소가 산화되는 동안 3분자의 ATP가 생성된다.

이것을 산화적 인산화(燐酸化)라고 한다.

이와 같이 합성된 ATP는 거의 모든 생명현상, 예컨대 지각 · 운동 · 성장 · 증식 등에 널리 이용된다.

사람의 영양소 가운데 미량이지만 중요한 비타민 B군에 해당하는 티아민(비타민 B) · 니코틴산 · 리보플라빈(비타민 B) · 판토텐산 등은 TCA회로와 그에 관계된 반응이 원활하게 이루어지기 위한 조효소이다.