Las hemocianinas son proteínas respiratorias que se utilizan para transportar oxígeno en moluscos y crustáceos, así como en algunos insectos. Tienen una función análoga a la hemoglobina que se encuentra en la sangre de los vertebrados. Tanto la hemoglobina como las hemocianinas son metaloproteínas o proteínas que incluyen un ion metálico, pero las hemocianinas incluyen cobre en lugar de hierro y no están unidas a las células sanguíneas. En cambio, flotan libremente en la hemolinfa, el fluido circulatorio de crustáceos y mollucos. Estas proteínas han sido estudiadas por sus beneficios terapéuticos, incluido el uso como un posible tratamiento para el cáncer.
Muchos organismos usan hemocianinas para el transporte de oxígeno. Los moluscos en particular, un grupo de invertebrados que incluye almejas, lapas, caracoles, calamares y especies relacionadas, dependen de ellos. Los cangrejos de herradura, las langostas, los cangrejos y otros artrópodos también utilizan estas proteínas, al igual que ciertos insectos.
Para los crustáceos y moluscos que viven en ambientes acuáticos fríos y con poco oxígeno, las hemocianinas son más eficientes que la hemoglobina como método de transporte de oxígeno. Como proteína de flotación libre, la hemocianina puede existir en mayor densidad dentro de la hemolinfa que la hemoglobina, que debe estar contenida en las células. El aumento de la densidad de las proteínas respiratorias permite al organismo «recoger» más oxígeno, una capacidad que es útil en entornos con poco oxígeno.
La desventaja de tener una alta concentración de hemocianina en la hemolinfa es que aumenta la viscosidad del fluido respiratorio, lo que dificulta que el organismo circule el fluido alrededor de su cuerpo. Por esta razón, la hemocianina es más ventajosa para los organismos que gastan menos energía en el movimiento, como los cangrejos herradura y los moluscos que se mueven lentamente. En entornos terrestres con diferentes condiciones ambientales, la hemoglobina es la proteína de transporte de oxígeno más eficiente. Los pocos insectos que tienen hemocianinas las retienen más como un rasgo ancestral, un remanente evolutivo de tiempos anteriores, que como una ventaja funcional.
La metaloproteína de hemocianina consiste químicamente en dos átomos de cobre unidos a una molécula de oxígeno diatómico, una molécula que contiene dos átomos de oxígeno. Cuando el cobre se une al oxígeno para transportarlo a través de la hemolinfa, se oxigena y cambia de color, volviéndose azul. Este cambio de color explica el color púrpura azulado que se puede observar en algunos cangrejos y langostas.
La investigación ha indicado que las hemocianinas de ciertos moluscos pueden tener aplicaciones medicinales. La hemolinfa de Concholepas concholepas, también conocida como el abulón chileno, contiene proteínas respiratorias que han demostrado reducir los tumores de vejiga en ratones. La lapa de ojo de cerradura, Megathura crenulata, proporciona la hemocianina de lapa de ojo de cerradura (KLH), que se purifica para su uso en biotecnología. Específicamente, KLH se usa como una proteína transportadora para anticuerpos. También puede ser útil como componente de las vacunas contra el cáncer.