الهيموغلوبين بروتين يوجد داخل كريات الدم الحمراء ويرتبط بالأكسجين الذي ينتقل من الحويصلات الهوائية إلى الدم. يحمل الهيموغلوبين الأكسجين إلى أنسجة الجسم، ويسهم الدم في نقل ثاني أكسيد الكربون الناتج عن نشاط الخلايا إلى الرئتين ليُطرح خارج الجسم مع الزفير. يحتوي دم الإنسان البالغ على عشرات التريليونات من كريات الدم الحمراء، وهي خلايا قرصية صغيرة تنقل الأكسجين بفضل الهيموغلوبين. يبلغ قطر الواحدة نحو سبعة إلى ثمانية ميكرومترات، ولذلك فإن صف جميع الكريات الموجودة في جسم شخص واحد متجاورة قد يمتد لمسافة هائلة تبلغ مئات آلاف الكيلومترات. أثناء النشاط البدني تزداد حاجة العضلات والأنسجة إلى الأكسجين ويزداد إنتاج ثاني أكسيد الكربون، فيستجيب الجهاز التنفسي بزيادة عمق التنفس ومعدله. ويتزامن ذلك مع زيادة ضخ القلب وتدفق الدم عبر الرئتين، بما يرفع نقل الأكسجين إلى الأنسجة والتخلص من ثاني أكسيد الكربون. تحليل غازات الدم الشرياني فحص يقيس مستويات الأكسجين وثاني أكسيد الكربون ودرجة الحموضة في عينة مأخوذة من شريان. يساعد التحليل على تقييم كفاءة الرئتين في إدخال الأكسجين والتخلص من ثاني أكسيد الكربون، كما يوفر معلومات عن توازن الحموضة والقلوية في الجسم. فقر الدم حالة ينخفض فيها عدد كريات الدم الحمراء أو تركيز الهيموغلوبين عن المستوى المناسب، فتقل قدرة الدم على إيصال الأكسجين إلى الأنسجة. قد ينتج عن نقص الحديد أو الفولات أو فيتامين ب١٢، أو عن النزف والالتهابات والأمراض المزمنة والعدوى وبعض الاضطرابات الوراثية مثل الثلاسيميا والمنجلية.