Hemoglobina składa się z czterech podjednostek, z których każda zawiera hem, czyli grupę prostetyczną, która ma zdolność do wiązania cząsteczek tlenu, a dokładniej mówiąc, wewnątrz hemu znajduje się żelazo, które jest odpowiedzialne za wiązanie tlenu.
Hemoglobina, będąca białkiem występującym w krwinkach czerwonych, odgrywa kluczową rolę w transporcie tlenu w organizmie. Jej struktura jest ściśle powiązana z jej funkcją transportową. Tworzą ją cztery podjednostki (globiny), a każda z nich ma w swoim centrum hem z dwuwartościowym jonem żelaza – to ten jon wiąże tlen. Związanie się takiego kompleksu zmienia kształt hemoglobiny i ułatwia wiązanie następnych cząsteczek.