Czerwone krwinki zawierają białko zwane hemoglobiną, które pobiera i uwalnia tlen w odpowiedzi na otoczenie. Hemoglobina to tak zwana "metaloproteina", ponieważ zawiera atomy żelaza w swojej strukturze. To żelazo jest naładowane dodatnio i łatwo wiąże się z tlenem. W środowiskach ubogich w tlen hemoglobina uwalnia tlen, który przenosi i wychwytuje dwutlenek węgla.
Kiedy hemoglobina jest narażona na wysokie stężenia tlenu, takie jak w płucach, otwiera się, by odsłonić swoje atomy żelaza na tlen. Po związaniu z tlenem hemoglobina jest przenoszona przez krwinki czerwone do różnych części ciała. Te miejsca docelowe są ubogie w tlen, a różnicowanie indukuje białko hemoglobiny, aby zrzucić swój tlen. Zjonizowane żelazo jest następnie eksponowane i chętne do wiązania się z dwutlenkiem węgla. Hemoglobina bezpiecznie trzyma ten gaz, aż czerwone krwinki zostaną przetransportowane z powrotem do bogatego w tlen środowiska płuc, gdzie cykl się powtarza i pobiera więcej tlenu.
Około 25 procent komórek w ludzkim ciele to krwinki czerwone, z których 2,4 miliona wytwarzane są co sekundę. Każda czerwona krwinka zawiera około 270 milionów cząsteczek hemoglobiny, krąży w organizmie raz na 20 sekund i trwa od 100 do 120 dni przed rozpadem.
