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  細胞色素中血紅素上的卟啉環以四個配位鍵與一個鐵原子相連,形成四配位的絡合物。由於在血紅素這樣一個環狀體系中,鐵原子處於活潑的化學狀態,可以在還原態(Fe)和氧化態(Fe)之間可逆變化,使得 細胞色素可以進行氧化還原反應。因為細胞色素或以及其他參與氧化還原的相關複合物以有序狀態錨定在膜上,這樣就可以以正確的次序進行氧化還原反應,以最大化反應的效率。  細胞色素參與了氧化磷酸化(如細胞色素c)和光合磷酸化(如細胞色素b)的電子傳遞鏈。氧化磷酸化反應所產生的跨膜質子濃度梯度可為合成ATP提供能量,而ATP是生命活動的能量來源。也有部分細胞色素參與非磷酸化的電子傳遞鏈,如細胞色素P450參與脂類物質的代謝。

  細胞色素種類較多,可以用光譜學、血紅素基團的精確結構、抑制劑的敏感度以及還原電勢的大小來分辨。  根據輔基的不同,可以將細胞色素大致分為三類:  細胞色素c不是根據輔基來命名;與其他三類細胞色素非共價結合血紅素不同的是,細胞色素c通過分子中的半胱氨酸巰基與血紅素共價結合。 目前沒有細胞色素e,但有細胞色素f(細胞色素c中的一種)。 此外,細胞色素d僅存在於細菌中。  線上粒體和葉綠體中,細胞色素常常結合在電子傳遞和相關代謝途徑的複合物酶中。  細胞色素P450是一個完全不同的細胞色素酶超家族,命名是根據其還原態(血紅素上的鐵原子被還原,並結合有一氧化碳)的特徵Soret帶峰(Soret peak)吸收波長為450nm。這類酶主要參與類固醇的合成和毒物的氧化代謝(解毒作用)。
細胞色素(英文:cytochrome)一般是指一類膜結合的血紅素蛋白,以血基質為輔基,參與電子傳遞。它可以以單體的形式(如細胞色素c)或作為複合物酶中的一個亞基來發揮氧化還原作用。細胞色素是各種生物體中都很常見的蛋白質,廣泛存在於真核生物的線粒體內膜和內質網中,植物的葉綠體中,以及光合成微生物和細菌中。