Eine Häm-Gruppe ist eine prothetische Gruppe, die aus einem Protoporphyrin-Ring und einem zentralen Eisenatom (Fe) besteht. Ein Protoporphyrinring besteht aus vier Pyrrolringen, die durch Methinbrücken verbunden sind. Es sind vier Methyl-, zwei Vinyl- und zwei Propionat-Seitenketten angehängt.
Das Häm des Hämoglobinproteins ist eine prosthetische Gruppe eines heterozyklischen Porphyrinrings mit einem Eisenatom; die biologische Funktion der Gruppe besteht darin, das Körpergewebe mit Sauerstoff zu versorgen, so dass die Bindung des Liganden der Gasmoleküle an das Eisenatom der Proteingruppe die Struktur des Proteins durch die Aminosäuregruppe des Histidinrestes um das Häm-Molekül verändert.
Das Eisen liegt im Zentrum einer organischen Komponente namens Protoporphyrin, die an vier Pyrrol-Stickstoffatome gebunden ist, die durch eine Methinbrücke verbunden sind, die einen Tetrapyrrolring bildet. Das Eisen kann entweder in der Oxidationsstufe Eisen (Fe2+) oder Eisen(III) (Fe3+) vorliegen. Es kann sich jedoch nur im eisenhaltigen Zustand mit Sauerstoff verbinden. Das Eisen kann zwei zusätzliche Bindungen in der fünften und sechsten Koordinationsstelle bilden, die sich auf beiden Seiten der Häm-Ebene befinden. Die fünfte Koordinationsstelle ist an ein distales Histidin gebunden, während die sechste Koordinationsstelle nicht immer an Sauerstoff binden kann. Nach der Bindung schrumpft die Häm-Gruppe tatsächlich und sinkt weiter in die Ebene des Porphyrinrings. Das distale Histidin folgt ihr, und dieses Histidin wird an die alpha-Beta-Grenzfläche gebunden, was zu einer lokalen bis vollständigen Konformationsänderung führt.
Ein konjugiertes Protein in Verbindung mit seiner spezifischen prosthetischen Gruppe wird als Holoprotein bezeichnet, während ein Protein ohne diese Gruppe als Apoprotein bezeichnet wird. Prosthetische Gruppen haben unterschiedliche Funktionen, wie z.B. Oxidations-Reduktionsreaktionen (Redox), Methylierungsreaktionen, Oxygenierungsreaktionen usw.
Die Häm-Gruppe verleiht Muskeln und Blut ihre charakteristische rote Farbe.