Az anyag- és energiacsere alapvető kémiai reakciója az oxidáció és a redukció. Az energiaigényes reduktív szintetikus folyamatok hidrogén- és elektronfelvétellel, az energiatermelő lebontó, oxidatív folyamatok pedig hidrogén-, illetve elektronleadással járó reakciók. A hidrogénátvitelben szereplő enzimek tárgyalása során láthattuk, hogy miközben az egyik szubsztrát hidrogént (protont) ad le (oxidálódik), a másik felveszi azt (redukálódik). A két ellentétes kémiai reakciót enzimek hatócsoportjai kapcsolják össze, s az oxidáció és a redukció egymástól elválaszthatatlan, az élő anyagban időben és térben szorosan kapcsolt folyamatok. Ezért e kapcsolt biokémiai folyamatokat redoxátalakulásoknak, az átalakulásban szereplő vegyületek és enzimek együttesét pedig redoxrendszereknek nevezzük. A redoxfolyamatok nem csupán hidrogén- (ill. proton-), hanem elektronátviteli reakciók is lehetnek. Ez esetben azt a molekulát, amelyik az elektront leadja — miközben oxidálódik — elektrondonornak, az elektronfelvétellel redukálódó molekulát pedig elektronakceptornak nevezzük. A kettő együtt redoxrendszert képez. Az elektrondonor bizonyos mértékű „elektronnyomással”, az akceptor pedig „elektronhiánnyal” jellemezhető. Ezek nagyságát elektromos potenciállal mérjük. A potenciálkülönbség a rendszer redoxállapotát tükrözi, amit redoxpotenciálnak nevezünk. A redoxfolyamatokban tehát elektronfelvételre, illetve -leadásra képes komponensekkel találkozunk. Példaként szolgáljanak a citokrómok. E redoxenzimek prosztetikus csoportja változó vegyértékű fémet, vasat tartalmazó porfirinvázas vegyület. A vas elektronfelvétellel redukálódik, leadva az elektront, oxidálódik: