Các tế bào hồng cầu chứa một protein gọi là hemoglobin, nó hấp thụ và giải phóng oxy để phản ứng với môi trường xung quanh. Hemoglobin được gọi là "metalloprotein" vì nó kết hợp các nguyên tử sắt vào cấu trúc của nó. Sắt này tích điện dương và dễ dàng liên kết với oxy. Trong môi trường nghèo oxy, hemoglobin giải phóng oxy mà nó mang theo và hấp thụ carbon dioxide.
Khi hemoglobin tiếp xúc với nồng độ oxy cao, chẳng hạn như trong phổi, nó sẽ mở ra để tiếp xúc với các nguyên tử sắt của nó với oxy. Sau khi liên kết với oxy, hemoglobin được các tế bào hồng cầu vận chuyển đến các bộ phận khác nhau của cơ thể. Các vị trí đích này nghèo oxy và sự khác biệt khiến protein hemoglobin giảm oxy. Sau đó, sắt ion hóa được tiếp xúc và mong muốn liên kết với carbon dioxide. Hemoglobin giữ khí thải này một cách an toàn cho đến khi tế bào hồng cầu được vận chuyển trở lại môi trường giàu oxy của phổi, nơi chu kỳ lặp lại và lượng oxy được hấp thụ nhiều hơn.
Khoảng 25% tế bào trong cơ thể con người là tế bào hồng cầu, với 2,4 triệu tế bào trong số đó được tạo ra mỗi giây. Mỗi tế bào hồng cầu chứa khoảng 270 triệu phân tử hemoglobin, tuần hoàn trong cơ thể 20 giây một lần và tồn tại từ 100 đến 120 ngày trước khi bị phá vỡ.
