血红蛋白是一种由血红素和珠蛋白组成的结合蛋白。珠蛋白肽链有两种，一种是α链，由141个氨基酸构成；另一种是非α链（β链、γ链及δ链），各有146个氨基酸。各种肽链有固定的氨基酸排列顺序，不同血红蛋白的珠蛋白肽链组成不同。每条肽链和一个血红素连接，构成一个血红蛋白亚基。人类血红蛋白是由4个亚基构成的四聚体。