Τα κυτοχρώματα είναι ένζυμα που περιέχουν σίδηρο με τη μορφή αίμης στην ενεργό θέση τους. Συμμετέχουν στη μεταφορά ηλεκτρονίων κατά τη διάρκεια της κυτταρικής αναπνοής. Μια ξεχωριστή κατηγορία είναι το κυτόχρωμα P450, το οποίο πραγματοποιεί αντιδράσεις αποτοξίνωσης και συνθέτει ενώσεις, όπως στεροειδή. Και οι δύο τύποι ενζύμων βρίσκονται στις μεμβράνες.
Υπάρχουν πολλοί διαφορετικοί τύποι κυτοχρωμάτων και αυτοί διακρίνονται με ποικίλους τρόπους, συμπεριλαμβανομένης της φασματοσκοπίας και της ευαισθησίας στους αναστολείς. Είναι κυτοχρώματα α, β και γ – και το καθένα έχει υποτύπους. Διαφέρουν στο περιβάλλον που παρέχει η πρωτεΐνη για την ομάδα αίμης της, και αυτό επηρεάζει την ικανότητα του κυτοχρώματος να μεταφέρει ηλεκτρόνια.
Η μεταφορά ηλεκτρονίων είναι μέρος του αναπνευστικού κύκλου. Η αναπνοή πραγματοποιείται σε όλα τα κύτταρα του σώματος και παρέχει ενέργεια με τη μορφή τριφωσφορικής αδενοσίνης (ATP). Αυτή η ένωση είναι μια παγκόσμια πηγή ενέργειας για τα κύτταρα. Η πλούσια σε ενέργεια γλυκόζη διασπάται στα μιτοχόνδρια, τα οποία είναι οι κλίβανοι για τα κύτταρα. Τα ένζυμα που εμπλέκονται στην αναπνευστική αλυσίδα βρίσκονται στο τοίχωμα των μιτοχονδρίων.
Τα ηλεκτρόνια από την αποικοδόμηση της γλυκόζης μεταφέρονται, βήμα προς βήμα, κάτω από μια κλίση ενζύμων που αποτελούνται κυρίως από κυτοχρώματα. Σε κάθε βήμα απελευθερώνεται ενέργεια. Αυτό μερικές φορές ονομάζεται σύστημα κυτοχρώματος.
Ο σίδηρος στην ενεργή θέση των κυτοχρωμάτων ποικίλλει μεταξύ του να είναι σε μειωμένη ή οξειδωμένη μορφή. Η ροή των ηλεκτρονίων συμβαίνει όταν μετατοπίζονται από έναν αναγωγικό παράγοντα σε έναν οξειδωτικό παράγοντα. Το τελευταίο βήμα είναι η μεταφορά δύο ηλεκτρονίων από την οξειδάση του κυτοχρώματος c στο οξυγόνο, το οποίο σχηματίζει νερό. Αυτό το βήμα συνδέεται με το σχηματισμό ΑΤΡ και είναι γνωστό ως οξειδωτική φωσφορυλίωση.
Οι πρωτεΐνες που περιέχουν ομάδες αίμης είναι γνωστές ως αιμοπρωτεΐνες και οι αιμές ορισμένων κυτοχρωμάτων διαφέρουν μεταξύ τους. Μαζί με τις διαφορές στις πρωτεϊνικές δομές, αυτό βοηθά να διασφαλιστεί ότι τα κυτοχρώματα έχουν διαφορετικές δυνατότητες αναγωγής. Έτσι, βρίσκονται σε διαφορετικά σημεία της αναπνευστικής αλυσίδας, τα οποία είναι βέλτιστα για τη μεταφορά ηλεκτρονίων τους. Αυτά τα ένζυμα βρίσκονται επίσης στις μεμβράνες των μιτοχονδρίων, στο ενδοπλασματικό δίκτυο και στους χλωροπλάστες των φυτών.
Το κυτόχρωμα P450 είναι μια εντελώς διαφορετική ομάδα ενζύμων. Αντί να οξειδώσουν τα υποστρώματά τους, ενσωματώνουν ένα άτομο μοριακού ατόμου. Έτσι, είναι μονοοξυγενάσες, όχι οξειδάσες όπως τα άλλα κυτοχρώματα. Έχουν επίσης μια ομάδα αίμων στον ενεργό ιστότοπό τους.
Τα P450 είναι μια πολύ διαφορετική ομάδα ενζύμων. Υπάρχουν πολλοί διαφορετικοί τύποι στο ήπαρ, όπου αποτοξινώνουν ξένες ουσίες, όπως τα ναρκωτικά. Αυτά επίσης αποτοξινώνουν πολλές από τις ενώσεις που βρίσκονται στα φυτά που τρώνε οι άνθρωποι. Πιστεύεται ότι πολλά από αυτά τα P450 εξελίχθηκαν ως ανθρώπινη άμυνα ενάντια στις τοξικές ενώσεις που βρίσκονται στα φυτά. Άλλοι τύποι αυτών των ενζύμων εμπλέκονται στη βιοσύνθεση στεροειδών και ορμονών.