血红蛋白分子是一个工作效率极高的分子机器，它通过运动和小的结构改变来调节它的行为。氧气和血红蛋白四个位点的结合并不是同步的。第一个氧气和血红蛋白结合，使相应的蛋白链发生微小的变化，这些变化使它们与氧结合更容易。所以，虽然结合第一个氧是困难的，但是结合第二个，第三个，第四个变得越来越容易。这为血红蛋白行使功能提供了便利。当血液流经氧气充足的肺时，氧气很容易和第一个亚单位结合，然后很快的充满其他部分。然后当血液在体内循环时，氧气浓度下降，二氧化碳浓度升高，在这种情况下，血红蛋白释放氧气，一旦一个氧气脱离，血红蛋白就改变形状，这使得其他三个氧很快被释放。以这种方式血红蛋白再肺部装载最大量的氧，然后运到需氧的组织。 在这个动画中，一个亚单位的血红素被固定在一个地方，所以我们能看到在结合氧气的时候血红蛋白是如何围绕它运动的。氧用绿色表示，氧结合在血红素中心的铁上时，把血红蛋白底部的组氨酸往上拉。这使整个α螺旋的位置发生移动，在血红素下面用橙色表示。这种移动传递到其它的蛋白链，最后引起两个蓝色亚单位的滚动。