Rote Blutkörperchen enthalten ein Protein namens Hämoglobin, das als Reaktion auf die Umgebung Sauerstoff aufnimmt und freisetzt. Hämoglobin wird als "Metalloprotein" bezeichnet, da es Eisenatome in seine Struktur einbaut. Dieses Eisen ist positiv geladen und bindet sich leicht an Sauerstoff. In sauerstoffarmen Umgebungen setzt das Hämoglobin den Sauerstoff frei und nimmt Kohlendioxid auf.
Wenn Hämoglobin hohen Sauerstoffkonzentrationen ausgesetzt ist, beispielsweise in der Lunge, biegt es sich auf, um seine Eisenatome dem Sauerstoff auszusetzen. Nach der Bindung mit Sauerstoff wird das Hämoglobin von den roten Blutkörperchen zu verschiedenen Teilen des Körpers transportiert. Diese Zielorte sind sauerstoffarm und das Differential induziert das Hämoglobinprotein, seinen Sauerstoff abzugeben. Das ionisierte Eisen wird dann exponiert und strebt danach, sich mit Kohlendioxid zu verbinden. Das Hämoglobin hält dieses Abgas sicher zurück, bis die roten Blutkörperchen wieder in die sauerstoffreiche Umgebung der Lunge transportiert werden, wo sich der Kreislauf wiederholt und mehr Sauerstoff aufgenommen wird.
Rund 25 Prozent der Zellen im menschlichen Körper sind rote Blutkörperchen, von denen jede Sekunde 2,4 Millionen produziert werden. Jedes rote Blutkörperchen enthält etwa 270 Millionen Hämoglobinmoleküle, zirkuliert einmal alle 20 Sekunden durch den Körper und dauert zwischen 100 und 120 Tage, bevor es abgebaut wird.
