La hemoglobina es una proteína tetramérica, 2 cadenas alfa y 2 beta compuestas por 141 y 146 aminoácidos, respectivamente. El gen alterado en la drepanocitosis se encuentra en el cromosoma 11. La mutación es ácido glutámico a valina en la 6ª posición de la subunidad beta, lo que da como resultado HbS (en oposición a HbA). Hay subtipos. Esta única mutación causa que el glóbulo rojo se “huela” porque la HbS forma barras rígidas cuando hay poca tensión de oxígeno. Puede obstruir capilares muy pequeños, precipitando una crisis. Los glóbulos rojos también se vuelven frágiles.
Las secuencias completas de muchas hemoglobinas son conocidas y fáciles de encontrar en Internet.
