Les cytochromes sont des enzymes qui contiennent du fer sous forme d’hème dans leur site actif. Ils sont impliqués dans le transport des électrons lors de la respiration cellulaire. Une classe distincte est constituée des cytochromes P450, qui effectuent des réactions de détoxification et synthétisent des composés, tels que des stéroïdes. Les deux types d’enzymes se trouvent dans les membranes.
Il existe plusieurs types différents de cytochromes, et ceux-ci se distinguent de diverses manières, notamment par la spectroscopie et la sensibilité aux inhibiteurs. Ce sont les cytochromes a, b et c – et chacun a des sous-types. Ils varient dans l’environnement que la protéine fournit pour son groupe hème, ce qui affecte la capacité du cytochrome à transférer des électrons.
Le transfert d’électrons fait partie du cycle respiratoire. La respiration a lieu dans toutes les cellules du corps et fournit de l’énergie sous forme d’adénosine triphosphate (ATP). Ce composé est une source universelle d’énergie pour les cellules. Le glucose riche en énergie est décomposé dans les mitochondries, qui sont les fours des cellules. Les enzymes impliquées dans la chaîne respiratoire sont localisées dans la paroi des mitochondries.
Les électrons issus de la dégradation du glucose sont transférés, étape par étape, vers un gradient d’enzymes composées majoritairement de cytochromes. A chaque étape, de l’énergie est libérée. C’est ce qu’on appelle parfois le système du cytochrome.
Le fer dans le site actif des cytochromes varie entre être sous une forme réduite ou oxydée. Le flux des électrons se produit lorsqu’ils passent d’un agent réducteur à un agent oxydant. La dernière étape est le transfert de deux électrons de la cytochrome c oxydase à l’oxygène, qui forme de l’eau. Cette étape est couplée à la formation d’ATP et est connue sous le nom de phosphorylation oxydative.
Les protéines qui contiennent des groupes hèmes sont appelées hémoprotéines et les hèmes de certains cytochromes diffèrent les uns des autres. En plus des différences dans les structures des protéines, cela permet de garantir que les cytochromes ont des potentiels réducteurs variables. Ainsi, ils sont localisés à différents points de la chaîne respiratoire, qui sont optimaux pour leur transfert d’électrons. Ces enzymes se trouvent également dans les membranes des mitochondries, le réticulum endoplasmique et dans les chloroplastes des plantes.
Les cytochromes P450 sont un groupe d’enzymes totalement différent. Au lieu d’oxyder leurs substrats, ils incorporent un atome d’atome moléculaire. Ce sont donc des monooxygénases et non des oxydases comme les autres cytochromes. Ils ont également un groupe hème sur leur site actif.
Les P450 sont un groupe très diversifié d’enzymes. Il existe un certain nombre de types différents dans le foie, où ils détoxifient les substances étrangères, telles que les médicaments. Ceux-ci détoxifient également de nombreux composés présents dans les plantes que les gens mangent. On pense que bon nombre de ces P450 ont évolué en tant que défense humaine contre les composés toxiques présents dans les plantes. D’autres types de ces enzymes sont impliqués dans la biosynthèse des stéroïdes et des hormones.