Deoarece hemoglobina conține fier, se consideră metaloproteină. Patru atomi de azot din inelul porfinei lucrează cu ionul de fier. Când ionul de fier se leagă de oxigen, devine o culoare roșie mai profundă.
Hemoglobina are două proteine care îi permit să transporte și să elibereze oxigen. La adulți, acestea sunt alfa globină și beta globină, dar în timpul sarcinii, gama globină operează în locul beta globinei în hemoglobina fetală.
Atunci când celulele roșii în sânge intră în alveole, hemoglobina din ele se combină cu oxigenul pentru a forma oximhemoglobină. Pe măsură ce celulele sanguine circulă prin restul corpului, hemoglobina renunță la oxigen la țesuturi. Partea globinică a hemoglobinei preia dioxidul de carbon, un material rezidual, și îl eliberează înapoi în alveole. Hemoglobina poate transporta simultan oxigen și carbon dioxid.
Celulele roșii din sânge sunt alcătuite aproape în întregime din hemoglobină, dar hemoglobina se găsește și în neuroni, alveole și celule albe, numite macrofage.
