Синтез гема здебільшого відбувається в попередниках еритроцитів, у клітинах печінки, нирок, слизової оболонки кишківника та в інших тканинах. Перша реакція синтезу за участю δ-амінолевулінат-синтази (грец. δ – "дельта") відбувається в мітохондріях.
Гем являє собою комплекс протопорфірину IX, що належить до класу порфіринових сполук, з атомом заліза(II). Цей кофактор нековалентно пов’язаний з гідрофобною западиною молекул гемоглобіну і міоглобіну. Залізо(II) характеризується октаедричною координацією, тобто зв’язується з шістьма лігандами.
Геми (від ін. -грец. ἁίμα – “кров”) – комплексні сполуки порфіринів із двовалентним залізом, що несуть один або два аксіальні ліганди. Геми виступають у ролі простетичних груп (небілкових частин) білків – гемопротеїнів (гемоглобінів, міоглобіну, цитохромів тощо).