يعود فقر الدم المنجلي لتواجد خضاب دموي من النوع HbS إلى جانب الخضاب الدموي العادي HbA في سيتوبلازم الكريات الحمراء.
يختلف الخضاب الدموي HbA عن الخضاب الدموي HbS على مستوى الحمض الأميني رقم 6 من السلسلة β حيث يٌعوﱠضٌ الحمض الأميني Glu (حمض الغلوتاميك) بالحمض الأميني Val (فالين).
هذا التغيير في الحمض الأميني رقم 6 جعل البروتين HbS يفقد خاصية الذوبانية وأصبح يتبلمر (يتجمع) على شكل سلاسل طويلة في السيتوبلازم مما يؤدي إلى تشوه الكريات الحمراء.
إذن هناك علاقة بين بنية بروتين الخضاب الدموي و صفة فقر الدم المنجلي.