L'oxygène traverse le corps humain en étant lié au fer dans une molécule spéciale des cellules sanguines appelée hémoglobine. Ceci est nécessaire car, contrairement au dioxyde de carbone, l'oxygène se dissout très mal dans l'eau. Malgré cela, quelques organismes au métabolisme très lent, comme les étoiles de mer, n'utilisent que l'eau pour transporter l'oxygène dans leur corps, tandis que d'autres utilisent du cuivre au lieu du fer pour lier l'oxygène dans leur sang.
Différents gaz ont une solubilité différente dans l'eau, qui est le principal fluide dans le sang. Le but des globules rouges chez l'homme et les autres vertébrés est de transporter l'oxygène, qui se dissout très mal dans l'eau. La solubilité des gaz diminue avec la température, de sorte que l'eau dans le sang transporte encore moins d'oxygène que l'eau plus froide d'un océan ou d'un lac. Étant donné que l'oxygène est essentiel pour le métabolisme aérobie, les animaux dont le métabolisme est plus rapide ont besoin d'un moyen d'apporter plus d'oxygène à leurs cellules que la dissolution dans l'eau n'en fournirait.
Le fer dans l'hémoglobine fournit un endroit où l'oxygène se lie, créant un nouveau composé chimique plutôt que de se dissoudre dans l'eau. Le reste de la molécule d'hémoglobine, composé de quatre peptides, contrôle ce qui se lie au fer et aide également à le libérer facilement.
