Hemoglobin (còn gọi là huyết sắc tố, viết tắt Hb hay Hgb) là một protein màu (chromoprotein) gồm hai thành phần là nhân hem và globin.Hem là một sắc tố đỏ. Mỗi hem gồm một vòng porphyrin và một ion Fe2+ chính giữa. Một phân tử hemoglobin gồm có 4 nhân heme, chiếm 5% trọng lượng của phân tử Hb.Globin là một protein gồm 4 chuỗi polypeptid giống nhau từng đôi một.Hb người bình thường là HbA (Adult), chiếm hơn 97% trong máu, gồm 2 chuỗi α và 2 chuỗi β (α2β2). Chuỗi α có 141 axit amin và chuỗi β có 146 axit amin, trật tự sắp xếp các axit amin trong các chuỗi này là tuyệt đối, chỉ cần thay đổi một vị trí là Hb sẽ bị biến tính làm hình dạng hồng cầu dễ thay đổi và dễ bị vỡ gây ra các bệnh lý thiếu máu và tan máu.Bệnh HbF (Fetus: bào thai): tại vị trí axit amin thứ ba của chuỗi β, threonin bị thay bằng glutamic, hồng cầu biến dạng thành hình tia bắn.Bệnh HbS (Sickle: hình liềm): valin thay thế cho glutamic tại vị trí thứ 6 trong chuỗi β làm HbA trở thành HbS, hồng cầu biến dạng thành hình liềm.Hb chiếm khoảng 34% trọng lượng hồng cầu. Do hồng cầu không có nhân và bào quan nên có thể chứa một lượng lớn phân tử hemoglobin, ước tính mỗi hồng cầu chứa khoảng 27-32 pg Hb (1 picogram = 10-12 gam). Lượng Hb trong mỗi hồng cầu (MCH: Mean corpuscular hemoglobin) được sử dụng để góp phần chẩn đoán thiếu máu. Khi MCH < 27pg thì gọi là hồng cầu nhược sắc, gặp trong thiếu máu mạn tính, thiếu máu do thiếu sắt... Ngược lại, khi giá trị này > 32pg là hồng cầu ưu sắc, gặp trong một số bệnh cảnh như thiếu máu do thiếu vitamin B12, thiếu axit folic...Theo tổ chức Y tế Thế giới (WHO), nồng độ hemoglobin của người bình thường khoảng:- Nam: 13,5-18 g/dL máu (g%)- Nữ: 12-16 g/dL- Trẻ em: 14-20 g/dLLượng Hb trong 1 lít hồng cầu khoảng 340g, giá trị này (MCHC: Mean corpuscular hemoglobin concentration) được sử dụng để góp phần chẩn đoán thiếu máu. Bình thường, MCHC dao động trong khoảng 320-260 g/L.