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Los glóbulos rojos, también denominados eritrocitos o hematíes, constituyen más del 95% de los elementos formes de la sangre. Son células en forma de disco bicóncavo de 7 micras de diámetro por 2,2 micras de grosor. A pesar de este tamaño, pueden pasar por estrechos capilares de un diámetro máximo de 3 micras, debido a que presentan una gran flexibilidad. Carecen de núcleo y de orgánulos, por lo tanto no pueden reproducirse ni realizar actividades metabólicas complejas.
En su citoplasma contienen el pigmento transportador de oxígeno, la hemoglobina. Cada eritrocito contiene 280 millones de moléculas de hemoglobina, y cada molécula de hemoglobina está formada por 4 cadenas proteicas: las globinas, dos alfa y dos beta.
Cada globina está unida a un grupo hemo, molécula pigmentada roja que contiene hierro. Este ión hierro se combina de forma reversibe con una molécula de oxígeno. Por tanto, cada molécula de hemoglobina puede transportar 4 moléculas de oxígeno.
La hemoglobina también transporta alrededor del 23% del dióxido de carbono total. Este dióxido de carbono se combina con un aminoácido de la globina formando la carbaminoglobina. Este complejo será transportado hasta los pulmones donde se liberará el dióxido de carbono.