Citokromi so encimi, ki na svojem aktivnem mestu vsebujejo železo v obliki hema. Sodelujejo pri transportu elektronov med celičnim dihanjem. Ločen razred so citokromi P450, ki izvajajo reakcije razstrupljanja in sintetizirajo spojine, kot so steroidi. Obe vrsti encimov najdemo v membranah.
Obstaja več različnih vrst citokromov, ki se razlikujejo na različne načine, vključno s spektroskopijo in občutljivostjo na inhibitorje. So citokromi a, b in c – in vsak ima podtipe. Razlikujejo se v okolju, ki ga beljakovina zagotavlja za svojo hemsko skupino, kar vpliva na sposobnost citokroma za prenos elektronov.
Prenos elektronov je del dihalnega cikla. Dihanje poteka v vseh celicah telesa in zagotavlja energijo v obliki adenozin trifosfata (ATP). Ta spojina je univerzalni vir energije za celice. Energijsko bogata glukoza se razgradi v mitohondrijih, ki so peči za celice. Encimi, ki sodelujejo v dihalni verigi, se nahajajo v steni mitohondrijev.
Elektroni iz razgradnje glukoze se prenašajo, korak za korakom, navzdol po gradientu encimov, sestavljenih pretežno iz citokromov. Na vsakem koraku se sprosti energija. To včasih imenujemo citokromski sistem.
Železo v aktivnem mestu citokromov se spreminja v reducirani ali oksidirani obliki. Pretok elektronov nastane, ko preidejo iz reducirnega sredstva v oksidacijsko sredstvo. Zadnji korak je prenos dveh elektronov iz citokrom c oksidaze na kisik, ki tvori vodo. Ta korak je povezan s tvorbo ATP in je znan kot oksidativna fosforilacija.
Beljakovine, ki vsebujejo hemske skupine, so znane kot hemoproteini, hemi nekaterih citokromov pa se med seboj razlikujejo. Skupaj z razlikami v beljakovinskih strukturah to pomaga zagotoviti, da imajo citokromi različne redukcijske potenciale. Tako se nahajajo na različnih točkah dihalne verige, ki so optimalne za njihov prenos elektronov. Ti encimi se nahajajo tudi v membranah mitohondrijev, endoplazmatskem retikulumu in v kloroplastih rastlin.
Citokrom P450 so popolnoma druga skupina encimov. Namesto da bi oksidirali svoje substrate, vključujejo atom molekularnega atoma. Tako so monooksigenaze in ne oksidaze kot drugi citokromi. Na svojem aktivnem mestu imajo tudi skupino heme.
P450 so zelo raznolika skupina encimov. V jetrih je več različnih vrst, kjer razstrupljajo tuje snovi, kot so zdravila. Ti tudi razstrupljajo številne spojine, ki jih najdemo v rastlinah, ki jih ljudje uživajo. Menijo, da so se mnogi od teh P450 razvili kot obramba človeka pred strupenimi spojinami, ki jih najdemo v rastlinah. Druge vrste teh encimov sodelujejo pri biosintezi steroidov in hormonov.