Hemoglobin là một phân tử protein phức tạp được tạo thành từ bốn tiểu đơn vị polypeptit, hoặc globins, là các chuỗi axit amin. Các tiểu đơn vị globin này liên kết với các nhóm heme không ptorein có chứa một ion sắt, có thể liên kết với oxy. Các ion sắt này lần lượt được bao bọc trong các vòng gọi là porphyrin.
Vì hemoglobin chứa sắt nên nó được coi là metalloprotein. Bốn nguyên tử nitơ trong vòng porphyin tác dụng với ion sắt. Khi ion sắt liên kết với oxy, nó trở thành màu đỏ đậm hơn.
Hemoglobin có hai protein cho phép nó vận chuyển và giải phóng oxy. Ở người lớn, chúng là alpha globin và beta globin, nhưng khi mang thai, gamma globin hoạt động thay vì beta globin trong hemoglobin của thai nhi.
Khi các tế bào hồng cầu đi vào phế nang, hemoglobin trong chúng sẽ kết hợp với oxy để tạo thành oxyhemoglobin. Khi các tế bào máu lưu thông qua phần còn lại của cơ thể, hemoglobin cung cấp oxy cho các mô. Phần globin của hemoglobin hấp thụ carbon dioxide, một chất thải, và giải phóng nó trở lại phế nang. Hemoglobin có thể mang oxy và cacbondioxit đồng thời.
Các tế bào hồng cầu được tạo thành gần như hoàn toàn từ hemoglobin, nhưng hemoglobin cũng được tìm thấy trong tế bào thần kinh, phế nang và các tế bào bạch cầu được gọi là đại thực bào.
