血红蛋白与肌红蛋白
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你每一次呼吸的终点，都是氧气被交给埋藏在某个蛋白质里的、单独一个铁原子。血红蛋白是血液的红色色素，它在肺里抓取氧气、运送到每一处组织；肌红蛋白则塞在肌肉里，接过这份氧气、储存起来直到肌肉需要。两者都围绕同一件化学装置搭建：一个被嵌在叫做血红素的扁平环里的铁离子，血的鲜红和牛排的暗红，都来自这个铁-血红素单元对光的吸收。
血红素是一种卟啉——一个带四个朝内氮原子的巨大扁平有机环——它像一只手攥住硬币一样钳住中央的一个铁(II)离子。铁通常想要六个邻居、排成八面体；其中四个是平面内的卟啉氮，第五个是从下方伸上来的、来自蛋白质组氨酸的氮，而顶上的第六个位点则空着。正是这个空位让 O2 分子停靠、以端基方式结合到铁上。肌红蛋白只是单独一个这样的单元，单纯储氧。血红蛋白则是四个这样的单元拼成一个四亚基蛋白，而这份团队协作正是关键所在：四个位点彼此「通气」，使血红蛋白在富氧的肺里贪婪地抓住氧、又在缺氧的组织里爽快地放手，这种行为称为协同结合。
这里藏着一段漂亮的配位化学。在脱氧血红蛋白里，铁(II)是高自旋的，略大、塞不进卟啉平面，于是稍稍偏出环外。当 O2 结合时，铁翻成低自旋、收缩、啪地落入平面——而铁这一微小的位移会拽动相连的组氨酸、并涟漪般传遍整个蛋白质，推动其余亚基更踊跃地结合氧。这正是一氧化碳为何如此致命的原因：它结合到同一个铁位点上、比 O2 牢固得多，把位点锁死，氧气就再也装不上去了。一句老实话：水中游离的血红素会迅速、不可逆地被氧化成无用的铁(III)；正是周围的蛋白口袋让铁保持为铁(II)、使它能可逆地结合氧而不「生锈」。
肌红蛋白给潜水者的肌肉提供氧气储备，这正是深潜的鲸和海豹体内肌红蛋白多到肌肉近乎黑色的原因；同一动物体内的血红蛋白则负责把氧从肺长途送到这份储备。
同一件血红素-铁工具，两份工作：血红蛋白负责运输，肌红蛋白负责储存。
在可逆结合 O2 的整个过程中铁始终保持铁(II)，并未被氧化成铁(III)。一旦真被氧化（生成高铁血红蛋白），它就再也带不动氧了。