血红蛋白运氧中也有别构作用：当血红蛋白分子第一个亚基与氧结合后，该亚基构象的轻微改变，可导致4个亚基间盐键的断裂，使亚基间的空间排布和四级结构发生轻微改变，血红蛋白分子从较紧密的T型转变成较松弛的R型构象，从而使血红蛋白其他亚基与氧的结合容易化，产生了正协同作用，呈现出与肌红蛋白不同的“S”形氧解离曲线，完成其更有效的运氧功能。氧对生命十分重要，但氧又难溶于水，生物进化到脊椎动物，产生了血红蛋白与肌红蛋白，尤其是血红蛋白具有四级结构和别构作用，使之能更有效地完成运氧功能。

　　它就像撕一张四联邮票，当撕第一张时较费力，但撕第二、三张时就容易些了，当撕到第四张邮票时几乎可以不费力气一样，即血红蛋白变构到第四个亚基与氧的结合时就更容易了。当然，血红蛋白是由四个亚基聚合而成的蛋白质，在变构中亚基是绝对不能分开的，只是整个构象的改变。

　　血红蛋白：Hb(Hemoglobin)，在人体中有三种，HbA，HbA 2，HbF(仅存于胎儿中)，三者的结构和功能大同小异，此处以HbA为例。

　　一级结构：4条链，α2β2。α141，β146，每条肽链都结合着一分子的血红素，两条β链之间还夹着一分子2，3-DPG(2，3-二磷酸甘油酸)，每条肽链都有保守序列。

　　二级结构：4条链均同Mb,几乎全是α-右手螺旋，中间由无规卷曲和结来连接。

　　三级结构：4条链均同同Mb, 扁平的菱形，属于球蛋白。

　　四级结构：4个亚基占据着4面体的4个角，链间以离子键结合，一条α链与一条β链形成二聚体，Hb可以看成是由2个二聚体组成的(αβ)2，在二聚体内结合紧密，在二聚体之间结合疏松。

　　功能：运输氧气。其三级结构在每个肽链的分子表面形成一个疏水的空穴，血红素即藏在其中，该空穴允许O2进入而拒绝水的进入，保证了Fe2+结合O2而避免了Fe2+→Fe3+。

　　其氧合曲线为S形曲线，只有在PO2很高的情况下(在肺部)Hb才结合氧气，而PO2一降低(在外周血管中)，它就释放O2。

　　Hb的氧合曲线形状与Mb不同是因为它有着Mb所不具有的一些特性，如：

　　协同效应：Hb分子中一条链结合O2后，可以导致其构象的变化，使其它几条链结合O2的结合能力突然增强，表现出其氧合曲线为S形曲线。对Hb协同效应的解释为：在没有结合氧气时，Hb的四条链之间结合紧密，这种构象称为T态，这种紧密是由离子键和DPG(位于2条β链之间)造成的，屏蔽了分子表面疏水的空穴，使Hb分子结合O2的能力降低(游离的α链和β链结合氧气的能力与Mb相同)。

　　当一条链结合了氧气之后，铁卟啉把His的咪唑基向下一扯，导致该肽链的三级结构发生变化(牵一发而动全局)，肽链之间的离子键被破坏，Hb的四级结构也随之改变，2个二聚体(αβ)之间发生错位，挤出DPG，四级结构进一步变化，每条链表面疏水的空穴暴露在外，这种构象称为R态，结合氧气的能力得以增强。

　　别构效应：是某些寡聚蛋白质特有的现象。是指蛋白质与效应物结合改变蛋白质的构象，进而改变蛋白质的生物活性。

　　Hb的活性中心：Hb每个亚基上血红素存在的那个疏水空穴是结合氧气的地方，称之为活性中心，也叫活性部位。

　　别构中心：在Hb分子的其它地方还有结合效应物的部位，如结合H+、CO2、DPG甚至O2，这些部位结合了效应物之后，可以改变蛋白质的构象，进而影响到活性中心与氧气的结合，这些部位就叫别构中心。活性中心与别构中心可以重合也可以不重合，在Hb中是不重合的。

　　因此，别构效应可以说成是别构中心结合了效应物之后影响了活性中心与氧气的结合。协同效应实际上就是一种别构效应。Mb只有活性中心没有别构中心，它的氧合曲线就是双曲线形的。

　　Hb的另一个别构效应是波尔效应：H+、CO2对Hb与氧气结合的影响。H+、CO2促进Hb释放O2，这也解释了Hb为什么在肺中吸氧排CO2,而在肌肉中吸CO2排氧。

　　另外，DPG降低Hb与O2的结合能力。

　　关于镰刀形细胞贫血症：红细胞减少，只有正常人的1/2，无力，剧烈运动会导致死亡。Hbs与HbA在结合O2的能力方面并没有区别，区别在于Hbs造成红细胞溶血，溶血后的Hb不能像红细胞中的Hb一样正常运输O2。Hbs导致溶血的原因在于其β6Val，正常的血红蛋白的β6Glu，红细胞表面的Hbs由于疏水键而聚集，使细胞膜破裂。