血红素在血液中的代谢是一个复杂且有序的过程，主要包括生成、运输、降解等阶段。
血红素的生成主要在骨髓和肝细胞中进行。首先，甘氨酸和琥珀酰辅酶A在δ-氨基-γ-酮戊酸（ALA）合酶的催化下生成ALA，接着两分子ALA脱水缩合生成胆色素原，然后4分子胆色素原聚合形成线性四吡咯，再经过一系列反应最终生成血红素。生成的血红素与珠蛋白结合形成血红蛋白，存在于红细胞内，执行运输氧气和二氧化碳的重要功能。
当红细胞衰老或受损时，会被单核 - 巨噬细胞系统（如肝、脾等）识别并吞噬。在这些细胞内，血红蛋白被分解，释放出血红素。血红素在血红素加氧酶的作用下，生成胆绿素，同时释放出一氧化碳和铁。铁可以被重新利用，参与新的血红素合成。胆绿素则在胆绿素还原酶的催化下，迅速还原为胆红素。
胆红素是一种脂溶性物质，在血液中主要与清蛋白结合形成胆红素 - 清蛋白复合物进行运输，这种结合既增加了胆红素的水溶性，又限制了其自由通过细胞膜，避免了对组织细胞的毒性作用。当胆红素 - 清蛋白复合物运输到肝脏后，胆红素被肝细胞摄取。在肝细胞内，胆红素与葡萄糖醛酸结合，形成水溶性的结合胆红素。结合胆红素随胆汁排入肠道，在肠道细菌的作用下，逐步还原生成胆素原。大部分胆素原随粪便排出体外，经过氧化形成胆素，赋予粪便特征性的颜色。小部分胆素原被肠道重吸收，经门静脉回到肝脏，其中大部分又以原形随胆汁再次排入肠道，形成胆素原的肠肝循环，只有少量胆素原进入体循环，通过肾脏随尿液排出，氧化后形成尿胆素，使尿液呈现淡黄色。
总之，血红素的代谢是一个涉及多个器官和复杂生化反应的过程，对于维持体内铁的平衡、胆红素的排泄以及物质的正常代谢都具有重要意义。
