Kırmızı kan hücreleri, etrafındaki ortama yanıt olarak oksijen alan ve serbest bırakan hemoglobin olarak adlandırılan bir protein içerir. Hemoglobin, yapıya demir atomları içerdiği için "metaloprotein" olarak adlandırılır. Bu demir pozitif yüklüdür ve kolayca oksijene bağlanır. Oksijensiz ortamlarda, hemoglobin taşıdığı oksijeni serbest bırakır ve karbondioksit alır.
Hemoglobin, akciğerlerde olduğu gibi yüksek oksijen konsantrasyonlarına maruz kaldığında, demir atomlarını oksijene maruz bırakmak için açık olarak esner. Oksijenle bağlandıktan sonra hemoglobin, kırmızı kan hücreleri tarafından vücudun çeşitli bölgelerine taşınır. Bu hedef bölgeler oksijen bakımından fakirdir ve diferansiyel hemoglobin proteinini oksijeni dökmek için uyarır. İyonize demir daha sonra açığa çıkar ve karbondioksit ile birleşmeye isteklidir. Hemoglobin, bu atık gazı, kırmızı kan hücresi, akciğerlerin oksijen bakımından zengin ortamına geri dönene kadar tekrar eder ve daha fazla oksijenin alındığı yere kadar güvenle tutar.
İnsan vücudundaki hücrelerin yaklaşık yüzde 25'i kırmızı kan hücreleridir ve saniyede 2,4 milyonu üretilmektedir. Her bir kırmızı kan hücresi yaklaşık 270 milyon hemoglobin molekülü içerir, her 20 saniyede bir vücutta dolaşır ve bozulmadan önce 100 ila 120 gün sürer.
