人体所含的铁，差不多有四分之三结合在一种能携带氧分子的色素一血红蛋白中。微量元素检测仪血液就是因为这种色素而被染成红色的，不过，铁并不是直接溶在血液里，而是被包在一个个的红细胞（即红血球）里。我们可以做一个实验来研究血红蛋白的组成：在血红蛋白里加入氯化氢的丙酮溶液，就可以得到两部分物质，一部分是珠蛋白，另一部分是一种含铁物质，叫做血红素。
血红蛋白中的二价铁并不能被氧化，而是氧分子把结合在血红素单元中的水分子置换出来，变成了氧合血红蛋白，在氧合血红蛋白中，铁的氧化态还是+2。在氧压高的地方血红蛋白结合氧，在氧压低的地方再把氧放出去。携带着氧的血红蛋白怎样把氧传递给需要氧的组织？譬如肌肉组织需要氧，是不是先要氧化血红蛋白放出氧，氧溶解在体液里，再扩散到需要氧的地方？微量元素检测仪实验证明，不是这样运送氧分子的，而是由肌肉中的另一种转运工具——肌红蛋白在发挥作用的。氧合血红蛋白把氧放出，氧分子马上结合在肌红蛋白上，肌红蛋白和血红蛋白可以说是兄弟俩，它们也是一种含血红素的蛋白质，不过1个肌红蛋白分子里只含有一个血红素，因而也只有1个能结合氧的部位，而1个血红蛋白却有4个血红素。在氧分压低的时候，它比血红蛋白结合氧的能力强，因此在氧压低的地方，与血红蛋白结合的氧就可以传递给肌红蛋白了。有些哺乳动物（比如鲸鱼）能够在水下生活，就因为它们的组织里含有大量的肌红蛋白，那里贮存了大量的氧。
血红素单元是生物进化过程中大自然创造的一个多功能的“机嚣”，它的功能不仅表现在充当氧的运输工具方面，而且还能完成一些别的任务。比如过氧化酶类也是一类含血红素的蛋白质，它们分子里的铁的氧化态是+3而不是+2。这种酶的功能是破坏人体代谢过程中不断产生的有害的过氧化物，这些酶在工作过程中，铁的价态是不变的。
