一、气体的交换
气体的交换是指肺泡和肺毛细血管血液之间，以及血液和组织细胞之间进行的O2和CO2的交换。前者称为肺泡气体交换，后者称为组织气体交换。
（一）气体交换的动力
气体交换的动力是膜两侧的气体分压差。气体总是从分压高的一侧向分压低的一侧扩散。分压是混合气体中某种气的压力，而总压力是各气体分压之和。气体扩散速度与分压差呈正比。分压差越大，气体扩散速度越快。在肺泡、血液、组织的Po2 和Pco2的分压值。
（二）气体交换的过程
1.肺换气过程O2和CO2在肺部扩散必须经过呼吸膜。呼吸膜有六层结构，但总厚度不到l（m，其通透性很大，非常有利于气体的扩散。正常成人呼吸膜的总面积约70m2，安静状态下，用于气体扩散的呼吸膜面积约40m2，因此，有相当大的贮备面积。
当静脉血流经肺时，由于肺泡气Po2高于静脉血Po2，肺泡气Pco2低于静脉血Pco2，因此，在分压差的作用下，O2由肺泡向血液扩散，CO2则由血液向肺泡扩散，结果使血中O2升高，CO2降低，于是静脉血变成了动脉血。
2.组织换气过程 当动脉血流经组织时，由于动脉血Po2高于组织Po2，动脉血Pco2低于组织Pco2，因此，在分压差作用下，O2由动脉血向组织扩散，CO2则由组织向血液扩散，结果使血中Po2降低，Pco2升高，动脉血变成了静脉血。
（三）影响肺气体交换的因素
1.气体扩散速度
气体扩散速度快，气体交换也快；反之则慢。气体扩散速度与气体的分压差和溶解度成正比。CO2在血浆中的溶解度约为O2的24倍，而呼吸膜两侧的O2分压差约为CO2分压差的10倍，所以CO2的扩散速度比O2约快2倍。当肺泡气体交换发生障碍时，缺氧要比二氧化碳潴留更常见。
2.气体呼吸膜的厚度和面积
正常情况下呼吸膜很薄，对气体的通透性很大。通过呼吸膜的扩散非常迅速。正常成年人呼吸膜总面积达70 m2.安静状态时仅有40 m2参与气体交换。某些病理情况下如肺纤维化、肺水肿等时呼吸膜厚度可显著增加；在肺不张、肺气肿、时呼吸膜面积减小，导致气体交换减少。
3.通气/血流比值
通气/血流比值（VA/Q）是指每分肺泡通气量（VA）和每分肺血流量（Q）之间的比值。正常成年人安静时肺泡通气量4200 mL，肺血流量5000 mL，VA/Q约为0.84.此时通气量与肺血流量配比最适合，肺换气效率最高。比值增大或减小均可使肺换气效率降低。
二、气体在血液中的运输
气体通过在血液中的运输，沟通了肺换气和组织换气。O2和CO2在血液中的运输形式有两种，即物理溶解和化学结合。物理溶解的量很少但很重要，化学结合为主要运输形式。
（一）氧的运输
血液中以物理溶解方式存在的O2仅占血液总O2含量的1.5%左右，化学结合的约占98.5%。血红蛋白（Hb）是红细胞内运O2的有效工具，也参与了CO2的运输。
O2与Hb为可逆性结合。该反应迅速、可逆，不需要酶参与。Hb和O2的结合主要取决于O2分压。
Hb+O2HbO2
与O2结合的Hb称为氧合血红蛋白，呈鲜红色。去氧血红蛋白呈蓝紫色。当血液中去氧血红蛋白含量超过5g/100ml时，皮肤、粘膜呈蓝暗紫色，称为发绀。出现发绀常表示机体缺氧。但也有例外，如严重贫血的病人，由于血红蛋白的总量过少，虽然缺氧却无发绀；红细胞增多时，Hb含量可达5g/100ml以上而出现发绀，但机体并不一定缺氧。此外，Hb还能与CO结合成HbCO，呈樱桃红色。Hb与CO结合的亲和力比O2大210倍，Hb与CO结合后就失去了运输O2的能力，引起机体缺氧。
（二）二氧化碳的运输
血液中的CO2也以物理溶解和化学结合两种形式运输。
1、物理溶解方式 约占总运输量的5%。
2、化学结合 约占95%，主要是碳酸氢盐和氨基甲酸血红蛋白两种形式。
（1）碳酸氢盐结合方式：约占血液运输CO2总量的88%。从组织扩散入血液的CO2进入红细胞后在碳酸酐酶催化下与H2O形成H2CO3，进一步解离成HCO3-和H+。HCO3-除一小部分在红细胞内与K+生成KHCO3外，大部分顺浓度差扩散入血浆，与血浆中Na+生成NaHC03.在肺部，反应向相反方向进行。
（2）形成氨基甲酸血红蛋白：约占运输CO2总量的7%。进入红细胞内的CO2除大部分形成HCO3-外，还有小部分直接与血红蛋白的氨基结合，形成氨基甲酸血红蛋白（HbNHCOOH），这一反应迅速、可逆、不需酶参与。