Hemoglobin, globin zincirleri adı verilen dört protein alt biriminden ve demir içeren dört hem grubundan oluşan karmaşık bir proteindir. Hemoglobin sentezi birçok adımı içerir ve demir, B12 vitamini ve folik asit gibi çeşitli besin maddelerini gerektirir.
Hemoglobin üretimi globin zincirlerinin oluşumuyla başlar. Kırmızı kemik iliğinde eritroid progenitör hücreler olarak bilinen özel hücreler, retikülositlere dönüşmek üzere farklılaşmaya ve olgunlaşmaya uğrar. Bu işlem sırasında DNA'dan gelen genetik bilgi kullanılarak hücre içindeki ribozomlarda globin zincirleri sentezlenir.
Sentezlendikten sonra dört globin zinciri birbiriyle birleşerek globin protein yapısını oluşturur. Her biri bir porfirin halkasıyla çevrelenmiş bir demir iyonundan oluşan hem grupları, daha sonra tam hemoglobin molekülünü oluşturmak üzere globin proteinine eklenir. Bu karmaşık birleşme süreci gelişen kırmızı kan hücrelerinin içinde gerçekleşir.
Olgunlaşmamış hemoglobin içeren retikülositler daha sonra kemik iliğinden kan dolaşımına salınır. Bunlar daha da olgunlaşır ve hücresel bileşenlerini kaybederek tamamen işlevsel kırmızı kan hücreleri (eritrositler olarak da bilinir) haline gelirler. Bu kırmızı kan hücreleri tüm vücutta dolaşarak oksijeni akciğerlerden dokulara taşır ve atık ürün olarak karbondioksiti uzaklaştırır.
Hemoglobinin düzenlenmesi ve üretiminin, eritropoietin gibi çeşitli hormonlar tarafından sıkı bir şekilde kontrol edildiğini ve oksijen seviyeleri, demir bulunabilirliği ve genel sağlık koşulları gibi faktörlerden etkilendiğini unutmamak önemlidir.