L'anomala struttura delle catene proteiche che costituiscono la molecola dell'emoglobina determina la deformazione dei globuli rossi tipica dell'anemia falciforme. La trasmissione ereditaria di questa malattia genetica è legata a un gene recessivo, il cui errato funzionamento determina la produzione dell'emoglobina difettosa. Ogni molecola del pigmento è formata da due catene alfa e da due catene beta. Il difetto di sintesi altera la struttura delle catene beta e porta alla formazione di emoglobina S; questa induce l'alterazione dei globuli rossi che assumono una forma "a falce". L'inefficienza dell'emoglobina, deputata al trasporto di ossigeno e anidride carbonica, determina insufficienza respiratoria e facile affaticabilità; la deformità dei globuli ne rende difficile il deflusso lungo i capillari, e favorisce l'insorgenza di ostruzioni e stasi circolatorie. Le complicazioni che ne derivano comprendono dolori improvvisi, infezioni polmonari, obliterazione di vasi che irrorano il cervello e ictus. Una terapia definitiva non è possibile, ma trattamenti trasfusionali e farmaci antidolorifici possono sensibilmente migliorare le condizioni di vita del paziente.