Hemoglobin (Hb): là đại phân tử có 4 dưới đơn vị (tetramère) mà mỗi dưới đơn vị (monomère) có hai phần là hem và globin.

Cấu tạo một dưới đơn vị (monomère)

Một dưới đơn vị của Hb gồm hai phần là: hem và globin.

- Hem: Là một sắc tố chứa sắt hoá trị (+2), chiếm 4% trọng lượng của huyết sắc tố, có cấu trúc là một vòng porphyrin có 4 nhân pyrol liên kết với ion Fe2+.

- Globin: Là một chuỗi polypeptid (một chuỗi nhiều axit amin liên kết với nhau giữa các nhóm COOH và NH2), đó là một protein, được tổng hợp dựa trên khuôn mẫu gen globin. Có nhiều loại globin thuộc hai họ (họ α và họ không α). Mỗi loại có số lượng và trình tự axit amin đặc trưng.

- Các chuỗi thuộc họ α là: α và zeta, mỗi chuỗi có 141 axit amin, có cấu trúc gần giống nhau.

- Các chuỗi thuộc họ không α là: β, γ, δ, ε, mỗi chuỗi có 146 axit amin. Các chuỗi α và không α này không phải có hình dạng bất kỳ mà cấu tạo đặc trưng để tạo nên hình khối, trong đó chứa hem, phân tích chi tiết có các mức độ cấu trúc của từng chuỗi.:

+ Cấu trúc bậc 1: là trình tự các axit amin trong chuỗi như trên đã nói, trình tự này là đặc trưng cho từng loại chuỗi, các axit amin liên kết vối nhau bằng liên kết peptit

+ Cấu trúc bậc 2: sự xoắn vòng của chuỗi bậc 1 do các liên kết bằng cầu nối hydro giữa các axit amin đặc trưng, nằm không cạnh nhau

** Một sự thay đổi cấu trúc bậc 1 cũng có thể thay đổi các axit amin liên kết với nhau 0 cấu trúc bậc 2 do đó có thể làm thay đổi cấu trúc bậc 2.

+ Cấu trúc bậc 3: sự gấp khúc chuỗi globin đã xoắn. Bình thường sau khi xoắn, các axit amin trong chuôi ở các vị trí đặc trưng lại có các liên kết tạo nên sự gấp khúc thành 8 đoạn, không ở trên cùng một mặt phẳng, và tạo ra hối không phân cực để chứa hem.

+ Câu trúc bậc 4, tạo phân tử huyết sắc tố: 4 dưới đơn vị (monomère) kết hợp với nhau tạo thành một đại phân tử (tetramère) huyêt sắc tố. Mỗi dưới đơn vị là một chuỗi globin + nhân hem, các chuỗi kết hợp với nhau theo nguyên tắc giống nhau từng đôi một, trong đó một đôi thuộc họ α và một đôi thuộc họ không α. về cấu trúc không gian thì hai chuỗi giống nhau được xếp đối xứng nhau, 4 chuỗi tạo nên phân tử tựa hình cầu