细胞色素氧化酶亦称
细胞色素C氧化酶。在细胞呼吸中处于细胞色素系统的末端。此酶是把
呼吸底物的电子经过细胞色素系统直接传递给分子态氧（即具有自动氧化作用）。EC1．9．3．1。通常用还原型细胞色素c的氧
催化氧化的作用来进行活性测定。
凯林（D．Keilin，1930）在心肌提取物中首先发现此酶的活性。以前认为是
靛酚氧化酶所催化，后来明确了靛酚反应是与细胞色素c和细胞色素c氧化酶二者都有关系。从那以后，凯林在心肌和酵母中发现与
一氧化碳结合的一种细胞色素（
细胞色素a3），并认为这就是细胞色素c氧化酶的原态。而且这种作用可被
氢氰酸等重金属试剂强烈抑制。特别是由于一氧化碳的（对氧具有
颉颃作用的）
抑制作用可以为光的照射所恢复，对细胞呼吸认为与瓦勃（O．H．Warburg，1926）假设的
呼吸酶为同一物质。
细胞色素氧化酶（英文名称：Cytochrome c oxidase）是一种
氧化还原酶，
通用名为“细胞色素-c氧化酶”，系统名称为“亚铁细胞色素-c:氧气氧化还原酶”（EC1.9.3.1）。它是一种存在于细菌或
线粒体上的大型
跨膜蛋白复合物。由于细胞色素氧化酶是呼吸
电子传递链的第四个中心
酶复合物，因此又被称为复合物IV（英文Complex IV）。它可以接受来自四个细胞色素c的四个电子，并传递到一个氧气分子上，将氧气转化为两个水分子。在这一进程中，它结合来自基质内的四个质子来制造水分子，同时
跨膜转运四个质子，从而有助于形成跨膜的质子
电化学势能差，而这一势能差可以被
三磷酸腺苷合酶用于制造生物体中最基本的能量分子
ATP结构 细胞色素c氧化酶〔
同源二聚体〕的结构，位于
磷脂双分子层中。
PDB1OCC 细胞色素氧化酶复合物是一个大型
蛋白质，位于粒线体内膜(inner-membrane)上，含有多个金属
辅因子和13个
亚基（在
哺乳动物细胞中）。其中，10个亚基是来自
细胞核，而另外三个亚基则是在线粒体中合成。复合物还含有两个
血红素、一个细胞色素a和
细胞色素a3以及两个铜中心（CuA和CuB）。 实际上，细胞色素a3和CuB形成了一个
双核心中心，作为氧气的还原位点。细胞色素c被
呼吸链复合物III还原后，会结合到CuA双核中心，并把一个
电子传递给双合中心，细胞色素c本身则恢复
氧化状态（细胞色素c上的铁从+2价氧化到+3价）。被还原的CuA双核中心再将一个电子通过细胞色素a传递给细胞色素a3-CuB双核中心。在这一双核中心上的两个金属离子相距4.5Å，并通过一个处于完全氧化状态的
氢氧根离子相连接。
对牛细胞色素氧化酶的结构研究显示，它发生了特殊的
翻译后修饰，即其244位上的酪氨酸（Tyr244）的C6原子和240位上的
组氨酸Nε原子被
共价连接。这一
修饰作用在
细胞色素a3-CuB双核中心接受4个电子来将氧气还原为水分子的过程中发挥了重要作用。过去认为还原机制包括有一个可以导致
超氧化物形成的
过氧化物中间体。但普遍接受的机制是一个快速的四电子还原过程，包括迅速的氧-氧键剪切，以避免任何
中间产物形成超氧化物的可能性。
细胞色素氧化酶是由多个亚基和辅因子组成的，必须要通过组装才能形成完成的活性分子。它的组装位点被认为接近TOM/TIM复合体；在这一位置，复合物中间体可以与来自
原生质中的亚基结合。血红素和辅因子被插入到亚基I和II中。亚基I和IV可以启动组装。其他亚基可以先形成亚复合物中间体，然后再与亚基I和IV结合形成完整的细胞色素氧化酶。在组装后修饰中，酶分子发生二聚化以获得有效的
酶活性。
二聚体是通过一个
心磷脂（cardiolipin）分子
来连接。整个组装机制的信息已经得到大量的揭示， 但具体过程还有待进一步的研究。
细胞色素氧化酶
催化机制简图 细胞色素氧化酶催化的整体反应是： 4 Fe-细胞色素c + 8 H进 + O2 → 4 Fe-细胞色素c + 2 H2O + 4 H出 整个催化过程 如下：首先两个电子从两个细胞色素c分子通过CuA和细胞色素a传递到
细胞色素a3-CuB双核中心，将中心的金属还原为Fe和Cu。连接两个
金属离子的
氢氧根在被质子化后生成
水分子而被释放，从而两个金属离子之间产生了一个空腔，这一空腔被一个氧气分子所填充。氧气分子与细胞色素a3中的铁原子结合形成铁氧结合形式（Fe-O2）。结合的氧很快被还原，其中一个
氧原子与铁形成Fe=O形式；而另一个接近CuB的氧原子接受来自Cu的一个电子和来自Tyr244上羟基的一个电子和一个质子，被转化为一个氢氧根，同时Tyr244转变为酪氨酰
自由基。来自另一个细胞色素c分子的第三个电子通过相同的途径被传递到细胞色素a3-CuB双核中心，随后这个电子和两个质子将酪氨酰自由基重新还原为
酪氨酸，并将结合在CuB上的氢氧根转化为水分子。同样来自细胞色素c分子的第四个电子在进入细胞色素a3-CuB双核中心后，将Fe=O还原为Fe，同时氧原子接受一个质子转变为一个氢氧根连接于细胞色素a3-CuB中心，从而整个循环回到起始状态。整个
反应过程净利用了4个还原的细胞色素c分子（提供4个电子）、4个质子（消耗8个，产生4个），将一个氧气分子还原为两个水分子。