Hemoglobin je protein kojem je glavna uloga prijenos kisika u krvi preko eritrocita (crvenih krvnih stanica). Hemoglobin sadrţi 4 polipeptidne podjedinice, 2 identična α lanca i 2 identična β lanca. Svaka α podjedinica spojena je na identičan način sa β podjedinicom unutar strukture ovog višepodjediničnog proteina, tako da se hemoglobin moţe smatrati tetramerom 4 polipeptidne podjedinice ili αβ dimerom. Svaka od podjedinica sadrţi prostetičku skupinu hem. Hem se sastoji od sloţenog organskog prstena, protoporfirina na koji je vezan ion ţeljeza. Ţeljezov ion ima 6 koordinacijskih veza, 4 su u ravnini protoporfirina gdje je ion ţeljeza vezan na 4 atoma dušika, a dvije su okomite na ravninu. Jedna od okomitih veza povezuje ţeljezo za dušikom iz histidinskog bočnog ogranka (proksimalni histidin). Šesto koordinacijsko mjesto slobodno je za vezanje molekule kisika. Vezanje kisika na hemoglobin je kooperativno, tj. vezanje kisika na jednu podjedinicu povećava afinitet ostalih podjedinica za kisikom. 2,3–bisfosfoglicerat (2,3-BPG) je alosterički modulator koji se veţe na mjesto udaljeno od vezanja kisika te utječe na vezanje kisika na hemoglobin. 2,3-BPG regulira afinitet hemoglobina prema kisiku u svezi sa parcijalnim tlakom kisika u plućima. Osim kisika, hemoglobin takoĎer prenosi H+ ione te CO2.