一種血紅蛋白，通過血紅素鐵的價數（Ⅱ，Ⅲ）的可逆變化，起氧化還原作用。C．A．MacM－unn（1886）發現在肌肉和其他動物組織中存在有類似氯高鐵血紅素（hemin）吸收帶的色素，并命名為肌羥高鐵血紅素（myohaematin）。D．Reilin（1925）指出，該色素廣泛分布在好氧性生物中，它在細胞內和（組織）勻漿中，因酶促作用而被底物還原，由氧進行氧化，因此，它在呼吸過程中起中間媒介作用，并將它命名為細胞色素（即細胞的色素之意）。此后，在厭氧性呼吸的細菌和光合生物中，也發現有細胞色素。并且已經清楚它在這些生物的氧化還原過程中起重要作用。細胞色素的亞鐵原卟啉基（heme），其內部的Fe和脫輔基蛋白質側鏈的咪唑以及硫化物（sulfide）基，各兩個相結合，形成八面體結構，以這種狀態接受氧化還原。從而不對稱電子具有不多的低自旋（spin）（0或1）狀態。因血紅素的種類分為：a（甲酰鐵卟啉），b（原鐵卟啉）c（在中卟啉衍生物中鐵和蛋白質具有共價鍵），d（二羥基鐵卟啉）取名稱為細胞色素a，b，c，d，以a吸收帶的毫微米數和生物的名稱表示。還原型和氧化型吸收光譜有所不同。還原型在可見光部分有3個尖銳的最大吸收帶，這吸收帶自長波長方向依次命名為α帶，β帶，γ帶（或Soret帶），強度的順序為γ，α，β。氧化型相當于γ帶，只有強吸收帶，在長波長區域中無尖銳的吸收帶。在真核細胞內細胞色素多存在于線粒體內膜和細胞質內膜質。在原核細胞中則多存在于細胞膜，在光合生物中，多存在于葉綠體和色素顆粒中。細胞色素和組織牢固地結合，往往不能用水溶液提取出。用表面活性劑可使其溶解，便于分離提純。細胞色素，通常氧化還原電位都高，因為能可逆地受到氧化還原，所以在呼吸中遇氧直接被氧化，起到從底物傳遞電子的作用。尤其是在線粒體中，各種細胞色素和醌、非血紅素鐵、銅一起構成有一定順序的呼吸鏈來傳遞電子，與此共軛地從ADP和磷酸生成ATP（氧化磷酸化反應），另在光合系統中，參與由于光而產生的氧化物和還原物間的電子傳遞。并將電子供給內膜系中的加氧酶，在厭氧性呼吸中，將電子供給硝酸鹽及硫酸鹽的還原酶。并且，在某種由單一加氧酶所引起的羥基化反應中，P－450作為自動氧化性的血紅素蛋白質起到電子傳遞體的作用。