Myoglobiini on punainen, rautaa sisältävä pigmentti, jota esiintyy eläinten lihassoluissa. Se on vesiliukoinen yksiketjuinen pallomainen proteiini, joka muodostuu 153 aminohaposta ja jonka keskellä on rautaa sisältävä proteesiryhmä. Vaikka sen rakenne on samanlainen kuin hemoglobiini, se osoittaa korkeamman affiniteetin happea kohtaan kuin hemoglobiini. Myoglobiinin fysiologinen merkitys johtuu pääasiassa sen happea sitovasta kyvystä.
Myoglobiinia esiintyy yleensä runsaasti sydämen lihaksissa ja luustolihaksissa, jotka on mukautettu kestävyyteen. Näitä kestäviä lihaksia kutsutaan “punaisiksi lihaksiksi”. Näiden punaisten lihasten myoglobiini sitoutuu happimolekyyleihin ja muodostaa oksymyoglobiinia, joka toimii kehon hätävarastointipaikkana. Happi vapautuu yleensä, kun keho on hapenpuutteessa. Tämä tapahtuu rasittavan liikunnan tai fyysisen rasituksen aikana, kun veren toimittama happi ei yksin täytä kehon vaatimuksia.
Punaisten lihasten jakautuminen on myös korkea sukellusnisäkkäillä, kuten valailla ja delfiineillä. Näihin lihaksiin varastoitu korkeampi myoglobiinipitoisuus mahdollistaa näiden eläinten varastoida enemmän happea, jotta ne voivat pysyä veden alla pitkiä aikoja. Myös vesilintujen ja pingviinien lihaksissa myoglobiinipitoisuudet ovat korkeat.
Ihmisillä myoglobiinia käytetään tärkeänä biokemiallisena merkkiaineena sydäninfarktin tai sydänkohtauksen diagnosoinnissa. Sitä löytyy runsaasti sydänlihaksista, joten mikä tahansa sydänlihasten vaurio vapauttaa suuria määriä myoglobiinia verenkiertoon. Siksi myoglobiinitestit suoritetaan henkilöille, joilla on sydänkohtauksen oireita. Veren taso nousee 2-3 tunnin kuluessa sydänkohtauksesta ja saavuttaa huippunsa noin 8-12 tunnin kuluessa. Yleensä se kuitenkin palautuu normaaliksi noin 24 tunnin kuluttua vammasta, joten sitä ei voida käyttää arviointiin potilailla, joilla oireet ovat jatkuneet yli päivän.
Vakava vaurio lihaskudoksille voi johtaa rabdomyolisis -tilaan ja johtaa akuuttiin munuaisten vajaatoimintaan. Suurina määrinä myoglobiini voi olla myrkyllistä munuaisten tubulaariselle epiteelille. Se aiheuttaa vakavia vaurioita munuaisten epiteelille, kun veri suodatetaan niiden läpi. Tämä tila ilmenee yleensä akuutin fyysisen vamman uhreille, kuten maanjäristysten tai pommi -iskujen tapauksessa.