Hemocianinele sunt proteine respiratorii care sunt folosite pentru a transporta oxigenul la moluște și crustacee, precum și la unele insecte. Ele sunt analoge ca funcție cu hemoglobina găsită în sângele vertebratelor. Atât hemoglobina, cât și hemocianinele sunt metaloproteine sau proteine care includ un ion metalic, dar hemocianinele includ mai degrabă cupru decât fier și nu sunt legate de celulele sanguine. În schimb, plutesc liber în hemolimfă, fluidul circulator al crustaceelor și molucelor. Aceste proteine au fost studiate pentru beneficiile lor terapeutice, inclusiv utilizarea ca potențial tratament pentru cancer.
Multe organisme folosesc hemocianine pentru transportul oxigenului. Moluștele, în special, un grup de nevertebrate care include scoici, lapei, melci, calmari și specii înrudite, se bazează pe ele. Crabii potcoave, homarii, crabii și alte artropode utilizează, de asemenea, aceste proteine, la fel ca anumite insecte.
Pentru crustacee și moluște care trăiesc în medii acvatice reci și cu oxigen scăzut, hemocianinele sunt mai eficiente decât hemoglobina ca metodă de transport a oxigenului. Ca proteină care plutește liber, hemocianina poate exista în densitate mai mare în hemolimfe decât hemoglobina, care trebuie să fie conținută în celule. Densitatea crescută a proteinelor respiratorii permite organismului să „preia” mai mult oxigen, o capacitate care este utilă în mediile cu oxigen scăzut.
Dezavantajul de a avea o concentrație mare de hemocianină în hemolimfă este că crește vâscozitatea lichidului respirator, îngreunând organismul să circule lichidul în jurul corpului său. Din acest motiv, hemocianina este cea mai avantajoasă pentru organismele care cheltuiesc mai puțină energie în mișcare, cum ar fi crabii și moluștele cu mișcare lentă. În medii terestre cu diferite condiții de mediu, hemoglobina este proteina de transport a oxigenului mai eficientă. Puținele insecte care au hemocianine le păstrează mai mult ca o trăsătură ancestrală – un rest evolutiv din vremuri mai vechi – decât ca un avantaj funcțional.
Metaloproteina hemocianinei constă chimic din doi atomi de cupru legați de o moleculă de oxigen diatomic – o moleculă care conține doi atomi de oxigen. Când cuprul se leagă de oxigen pentru a-l transporta prin hemolimfă, acesta devine oxigenat și își schimbă culoarea, devenind albastru. Această schimbare de culoare explică culoarea violet-albăstruie care poate fi observată la unii crabi și homari.
Cercetările au indicat că hemocianinele anumitor moluște pot avea aplicații medicinale. Hemolimfa lui Concholepas concholepas, cunoscută și sub numele de abalone chilian, conține proteine respiratorii despre care s-a demonstrat că reduc tumorile vezicii urinare la șoareci. Megathura crenulata, furnizează hemocianina (KLH), care este purificată pentru utilizare în biotehnologie. Mai exact, KLH este utilizat ca proteină purtătoare pentru anticorpi. De asemenea, poate fi util ca o componentă a vaccinurilor împotriva cancerului.