Bij mensen hebben de embryonale en foetale vormen van hemoglobine een hogere affiniteit voor zuurstof dan die bij volwassenen. Dit komt voornamelijk door de aanwezigheid van een specifiek type globineketen, de gammaglobineketen. Tijdens de embryonale en foetale ontwikkeling is het overheersende hemoglobinetype hemoglobine F (HbF), dat bestaat uit twee alfaglobineketens en twee gammaglobineketens. Vergeleken met volwassen hemoglobine (hemoglobine A of HbA), dat twee alfaglobineketens en twee betaglobineketens heeft, vertoont HbF een hogere affiniteit voor zuurstof.

De gamma-globineketens in HbF hebben een hogere intrinsieke affiniteit voor zuurstof dan de beta-globineketens in HbA. Dit verschil wordt toegeschreven aan verschillende structurele variaties tussen de gamma- en betaglobineketens. Eén sleutelfactor is de aanwezigheid van een specifiek aminozuur, serine genaamd, op positie 143 in de gammaglobineketen. Bij HbA wordt deze positie ingenomen door histidine. Het serineresidu in HbF maakt de vorming van een extra waterstofbinding met zuurstof mogelijk, wat bijdraagt ​​aan de verhoogde zuurstofaffiniteit.

Bovendien hebben de gamma-globineketens een hogere mate van coöperativiteit vergeleken met betaglobineketens. Coöperativiteit verwijst naar het fenomeen waarbij de binding van zuurstof aan één subeenheid van een hemoglobinemolecuul de binding van zuurstof aan de andere subeenheden vergemakkelijkt. De hogere coöperativiteit in HbF zorgt voor een steilere zuurstofbindingscurve, wat resulteert in een grotere toename van de zuurstofverzadiging bij lagere zuurstofconcentraties.

De hogere zuurstofaffiniteit van HbF is cruciaal voor de ontwikkeling van de foetus. Het zorgt ervoor dat de foetus op efficiënte wijze zuurstof kan onttrekken aan de bloedsomloop van de moeder, waar de zuurstofspanning lager is vergeleken met die in de longen van volwassenen. Als gevolg hiervan kan de foetus voldoende zuurstof verkrijgen voor zijn metabolische behoeften, ondanks de lagere zuurstofconcentratie in het baarmoedermilieu.

Na de geboorte neemt de productie van HbF geleidelijk af en neemt de productie van HbA toe. De overgang van HbF naar HbA is doorgaans voltooid binnen de eerste paar levensmaanden. Deze verandering in hemoglobinetypen wordt gereguleerd door verschillende factoren, waaronder veranderingen in genexpressie, zuurstofniveaus en de beschikbaarheid van globineketens.