Oksijen, demire hemoglobin adı verilen kan hücrelerinde bulunan özel bir moleküldeki demire bağlanarak insan vücudunda dolaşır. Bu gereklidir, çünkü karbondioksitten farklı olarak, oksijen suda çok zayıf bir şekilde çözünür. Buna rağmen, deniz yıldızları gibi çok yavaş metabolizmaları olan birkaç organizma vücutlarında oksijen taşımak için sadece suyu kullanırken, diğerleri kanlarındaki oksijeni bağlamak için demir yerine bakır kullanırlar.
Farklı gazlar, kandaki ana sıvı olan suda farklı çözünürlüğe sahiptir. İnsanlarda ve diğer omurgalılarda bulunan kırmızı kan hücrelerinin tüm amacı su içinde çok az çözünen oksijen taşımaktır. Gazların çözünürlüğü sıcaklıkla azalır, bu yüzden kandaki su okyanus veya gölün soğuk suyundan daha az oksijen taşır. Oksijen aerobik metabolizma için gerekli olduğundan, daha hızlı metabolizmaya sahip hayvanlar, hücrelerine suda çözünmenin sağlayacağından daha fazla oksijen almak için bir yol gerektirir.
Hemoglobin içindeki demir, oksijenin yapışması için bir yer sağlar ve suda çözünmek yerine yeni bir kimyasal bileşik oluşturur. Dört peptitten oluşan hemoglobin molekülünün geri kalanı demire neyin bağlandığını kontrol eder ve aynı zamanda kolayca salınmasına yardımcı olur.
