Tlen przemieszcza się przez ludzkie ciało, będąc związanym z żelazem w specjalnej cząsteczce w krwinkach zwanych hemoglobiną. Jest to konieczne, ponieważ w przeciwieństwie do dwutlenku węgla, tlen rozpuszcza się bardzo słabo w wodzie. Mimo to, kilka organizmów o bardzo powolnym metabolizmie, takich jak gwiazdy morskie, używa tylko wody do przenoszenia tlenu w swoich ciałach, podczas gdy inne używają miedzi zamiast żelaza do wiązania tlenu we krwi.
Różne gazy mają różną rozpuszczalność w wodzie, która jest głównym płynem we krwi. Celem czerwonych krwinek u ludzi i innych kręgowców jest przenoszenie tlenu, który bardzo słabo rozpuszcza się w wodzie. Rozpuszczalność gazów spada wraz z temperaturą, więc woda we krwi przenosi nawet mniej tlenu niż zimniejsza woda oceanu lub jeziora. Ponieważ tlen jest niezbędny do metabolizmu tlenowego, zwierzęta o szybszym metabolizmie wymagają sposobu na dostarczenie większej ilości tlenu do komórek niż rozpuszczanie w wodzie.
Żelazo w hemoglobinie zapewnia miejsce do wiązania się z tlenem, tworząc nowy związek chemiczny zamiast rozpuszczać się w wodzie. Reszta cząsteczki hemoglobiny, składająca się z czterech peptydów, kontroluje to, co wiąże żelazo, a także ułatwia jego uwalnianie.
