血紅蛋白與肌紅蛋白
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你每一次呼吸的終點，都是氧氣被交給埋藏在某個蛋白質裡的、單獨一個鐵原子。血紅蛋白是血液的紅色色素，它在肺裡抓取氧氣、運送到每一處組織；肌紅蛋白則塞在肌肉裡，接過這份氧氣、儲存起來直到肌肉需要。兩者都圍繞同一件化學裝置搭建：一個被嵌在叫做血紅素的扁平環裡的鐵離子，血的鮮紅和牛排的暗紅，都來自這個鐵-血紅素單元對光的吸收。
血紅素是一種卟啉——一個帶四個朝內氮原子的巨大扁平有機環——它像一隻手攥住硬幣一樣鉗住中央的一個鐵(II)離子。鐵通常想要六個鄰居、排成八面體；其中四個是平面內的卟啉氮，第五個是從下方伸上來的、來自蛋白質組胺酸的氮，而頂上的第六個位點則空著。正是這個空位讓 O2 分子停靠、以端基方式結合到鐵上。肌紅蛋白只是單獨一個這樣的單元，單純儲氧。血紅蛋白則是四個這樣的單元拼成一個四亞基蛋白，而這份團隊協作正是關鍵所在：四個位點彼此「通氣」，使血紅蛋白在富氧的肺裡貪婪地抓住氧、又在缺氧的組織裡爽快地放手，這種行為稱為協同結合。
這裡藏著一段漂亮的配位化學。在脫氧血紅蛋白裡，鐵(II)是高自旋的，略大、塞不進卟啉平面，於是稍稍偏出環外。當 O2 結合時，鐵翻成低自旋、收縮、啪地落入平面——而鐵這一微小的位移會拽動相連的組胺酸、並漣漪般傳遍整個蛋白質，推動其餘亞基更踴躍地結合氧。這正是一氧化碳為何如此致命的原因：它結合到同一個鐵位點上、比 O2 牢固得多，把位點鎖死，氧氣就再也裝不上去了。一句老實話：水中游離的血紅素會迅速、不可逆地被氧化成無用的鐵(III)；正是周圍的蛋白口袋讓鐵保持為鐵(II)、使它能可逆地結合氧而不「生鏽」。
肌紅蛋白給潛水者的肌肉提供氧氣儲備，這正是深潛的鯨和海豹體內肌紅蛋白多到肌肉近乎黑色的原因；同一動物體內的血紅蛋白則負責把氧從肺長途送到這份儲備。
同一件血紅素-鐵工具，兩份工作：血紅蛋白負責運輸，肌紅蛋白負責儲存。
在可逆結合 O2 的整個過程中鐵始終保持鐵(II)，並未被氧化成鐵(III)。一旦真被氧化（生成高鐵血紅蛋白），它就再也帶不動氧了。