A hemoglobina é uma molécula de proteína complexa composta por quatro subunidades de polipeptídeos, ou globinas, que são cadeias de aminoácidos. Essas subunidades de globina ligam-se a grupos heme não-ptoreína contendo um íon de ferro, que pode se ligar ao oxigênio. Esses íons de ferro são, por sua vez, encerrados em anéis chamados porfirinas.
Como a hemoglobina contém ferro, ela é considerada uma metaloproteína. Quatro átomos de nitrogênio no anel de porfina trabalham com o íon de ferro. Quando o íon de ferro se liga ao oxigênio, ele se torna uma cor vermelha mais profunda.
A hemoglobina tem duas proteínas que permitem transportar e liberar oxigênio. Em adultos, eles são alfa globina e beta globina, mas durante a gravidez, gama globina atua em vez de beta globina na hemoglobina fetal.
Quando os glóbulos vermelhos entram nos alvéolos, a hemoglobina dentro deles se combina com o oxigênio para formar a oxiemoglobina. À medida que as células sanguíneas circulam pelo resto do corpo, a hemoglobina libera o oxigênio para os tecidos. A parte globina da hemoglobina absorve dióxido de carbono, um material residual, e o libera de volta nos alvéolos. A hemoglobina pode transportar oxigênio e dióxido de carbono simultaneamente.
Os glóbulos vermelhos são compostos quase inteiramente de hemoglobina, mas a hemoglobina também é encontrada em neurônios, alvéolos e glóbulos brancos chamados macrófagos.