Cytochromy to enzymy zawierające w swoim miejscu aktywnym żelazo w postaci hemu. Są zaangażowane w transport elektronów podczas oddychania komórkowego. Osobną klasą są cytochromy P450, które przeprowadzają reakcje detoksykacji i syntetyzują związki, takie jak steroidy. Oba typy enzymów znajdują się w błonach.
Istnieje kilka różnych typów cytochromów, które rozróżnia się na wiele sposobów, w tym na podstawie spektroskopii i wrażliwości na inhibitory. Są to cytochromy a, b i c — i każdy ma podtypy. Różnią się one w środowisku, które białko zapewnia swojej grupie hemowej, a to wpływa na zdolność cytochromu do przenoszenia elektronów.
Przenoszenie elektronów jest częścią cyklu oddechowego. Oddychanie odbywa się we wszystkich komórkach ciała i dostarcza energię w postaci adenozynotrójfosforanu (ATP). Związek ten jest uniwersalnym źródłem energii dla komórek. Bogata w energię glukoza jest rozkładana w mitochondriach, które są piecami dla komórek. Enzymy zaangażowane w łańcuch oddechowy znajdują się w ścianie mitochondriów.
Elektrony z rozkładu glukozy są przenoszone krok po kroku w dół gradientu enzymów składających się głównie z cytochromów. Na każdym kroku uwalniana jest energia. Jest to czasami nazywane systemem cytochromowym.
Żelazo w miejscu aktywnym cytochromów zmienia się w postaci zredukowanej lub utlenionej. Przepływ elektronów następuje, gdy przechodzą od środka redukującego do środka utleniającego. Ostatnim krokiem jest przeniesienie dwóch elektronów z oksydazy cytochromu c na tlen, który tworzy wodę. Ten etap jest połączony z tworzeniem ATP i jest znany jako fosforylacja oksydacyjna.
Białka zawierające grupy hemowe są znane jako hemoproteiny, a hemy niektórych cytochromów różnią się od siebie. Wraz z różnicami w strukturach białek pomaga to zapewnić, że cytochromy mają różne potencjały redukujące. W związku z tym znajdują się w różnych punktach łańcucha oddechowego, które są optymalne dla ich przenoszenia elektronów. Enzymy te znajdują się również w błonach mitochondriów, retikulum endoplazmatycznym oraz w chloroplastach roślin.
Cytochrom P450 to zupełnie inna grupa enzymów. Zamiast utleniać swoje substraty, zawierają atom atomu cząsteczkowego. Są to zatem monooksygenazy, a nie oksydazy, jak inne cytochromy. Mają także grupę hemu w swoim aktywnym miejscu.
P450 to bardzo zróżnicowana grupa enzymów. W wątrobie występuje wiele różnych typów, w których odtruwają obce substancje, takie jak narkotyki. Odtruwają one również wiele związków występujących w roślinach jedzonych przez ludzi. Uważa się, że wiele z tych P450 ewoluowało jako obrona człowieka przed toksycznymi związkami występującymi w roślinach. Inne typy tych enzymów biorą udział w biosyntezie steroidów i hormonów.