Οι αιμοκυανίνες είναι αναπνευστικές πρωτεΐνες που χρησιμοποιούνται για τη μεταφορά οξυγόνου σε μαλάκια και μαλακόστρακα, καθώς και σε ορισμένα έντομα. Είναι ανάλογα με τη λειτουργία της αιμοσφαιρίνης που βρίσκεται στο αίμα των σπονδυλωτών. Τόσο η αιμοσφαιρίνη όσο και οι αιμοκυανίνες είναι μεταλλοπρωτεΐνες ή πρωτεΐνες που περιλαμβάνουν μεταλλικό ιόν, αλλά οι αιμοκυανίνες περιλαμβάνουν χαλκό και όχι σίδηρο και δεν συνδέονται με τα κύτταρα του αίματος. Αντίθετα, επιπλέουν ελεύθερα στην αιμόλυμφη, το κυκλοφορικό υγρό των καρκινοειδών και των μαλακίων. Αυτές οι πρωτεΐνες έχουν μελετηθεί για τα θεραπευτικά τους οφέλη, συμπεριλαμβανομένης της χρήσης ως πιθανής θεραπείας για τον καρκίνο.
Πολλοί οργανισμοί χρησιμοποιούν αιμοκυανίνες για τη μεταφορά οξυγόνου. Τα μαλάκια ειδικότερα, μια ομάδα ασπόνδυλων που περιλαμβάνει αχιβάδες, κουτσαίνια, σαλιγκάρια, καλαμάρια και συναφή είδη, βασίζονται σε αυτά. Τα καβούρια, οι αστακοί, τα καβούρια και άλλα αρθρόποδα χρησιμοποιούν επίσης αυτές τις πρωτεΐνες, όπως και ορισμένα έντομα.
Για τα καρκινοειδή και τα μαλάκια που ζουν σε κρύα υδάτινα περιβάλλοντα με χαμηλό οξυγόνο, οι αιμοκυανίνες είναι πιο αποτελεσματικές από την αιμοσφαιρίνη ως μέθοδος μεταφοράς οξυγόνου. Ως ελεύθερη πλωτή πρωτεΐνη, η αιμοκυανίνη μπορεί να υπάρχει σε μεγαλύτερη πυκνότητα εντός της αιμόλυμφης από την αιμοσφαιρίνη, η οποία πρέπει να περιέχεται στα κύτταρα. Η αυξημένη πυκνότητα των αναπνευστικών πρωτεϊνών επιτρέπει στον οργανισμό να «συλλέγει» περισσότερο οξυγόνο, μια ικανότητα που είναι χρήσιμη σε περιβάλλοντα με χαμηλό οξυγόνο.
Το μειονέκτημα της υψηλής συγκέντρωσης αιμοκυανίνης στην αιμόλυμφη είναι ότι αυξάνει το ιξώδες του αναπνευστικού υγρού, καθιστώντας πιο δύσκολο για τον οργανισμό να κυκλοφορήσει το υγρό γύρω από το σώμα του. Για το λόγο αυτό, η αιμοκυανίνη είναι πιο συμφέρουσα για τους οργανισμούς που ξοδεύουν λιγότερη ενέργεια στις κινήσεις, όπως τα καβούρια πεταλοειδούς αργής κίνησης και τα μαλάκια. Σε χερσαία περιβάλλοντα με διαφορετικές περιβαλλοντικές συνθήκες, η αιμοσφαιρίνη είναι η πιο αποτελεσματική πρωτεΐνη μεταφοράς οξυγόνου. Τα λίγα έντομα που έχουν αιμοκυανίνες τα διατηρούν περισσότερο ως προγονικό χαρακτηριστικό – εξελικτικό υπόλειμμα από παλαιότερες εποχές – παρά ως λειτουργικό πλεονέκτημα.
Η μεταλλοπρωτεΐνη αιμοκυανίνης αποτελείται χημικά από δύο άτομα χαλκού συνδεδεμένα με ένα διατομικό μόριο οξυγόνου – ένα μόριο που περιέχει δύο άτομα οξυγόνου. Όταν ο χαλκός συνδέεται με το οξυγόνο για να τον μεταφέρει σε όλη την αιμόλυμφη, οξυγονώνεται και αλλάζει χρώμα, μετατρέπεται σε μπλε. Αυτή η αλλαγή χρώματος οφείλεται στο γαλαζωπό-μοβ χρώμα που μπορεί να παρατηρηθεί σε μερικά καβούρια και αστακούς.
Η έρευνα έχει δείξει ότι οι αιμοκυανίνες ορισμένων μαλακίων μπορεί να έχουν φαρμακευτικές εφαρμογές. Η αιμόλυμφη του Concholepas concholepas, επίσης γνωστή ως Χιλιανή αμπαλόνα, περιέχει αναπνευστικές πρωτεΐνες που έχουν αποδειχθεί ότι μειώνουν τους όγκους της ουροδόχου κύστης σε ποντίκια. Η κλειδαρότρυπα Megathura crenulata, παρέχει την αιμοκυανίνη (KLH) της κλειδαρότρυπας, η οποία καθαρίζεται για χρήση στη βιοτεχνολογία. Συγκεκριμένα, το KLH χρησιμοποιείται ως πρωτεΐνη φορέας για αντισώματα. Μπορεί επίσης να είναι χρήσιμο ως συστατικό των εμβολίων κατά του καρκίνου.