Lo scambio di gas avviene per diffusione. In base alle differenze di pressione parziale di CO2 e O2 avvengono due scambi: scambio polmonare, negli alveoli polmonari il sangue si arricchisce di O2 e rilascia CO2; scambio sistemico, nei capillari sistemici il sangue ossigenato rilascia O2 e si arricchisce di CO2.

La maggior parte dell’O2 nel sangue è legata ad una proteina contenuta nei globuli rossi: l’emoglobina. Questa proteina è costituita da quattro subunità che circondano quattro gruppi eme, strutture ad anello contenenti ferro che possono legare l’ossigeno.

La capacità dell’emoglobina di legare o rilasciare O2 dipende dalla concentrazione di questo gas.

Nelle cellule muscolari è presente una molecola speciale che lega l’ossigeno: la mioglobina. La mioglobina ha un’affinità per l’ossigeno maggiore dell’emoglobina.

Il CO2 presente nel sangue si trova principalmente sotto forma di ione bicarbonato secondo la seguente reazione reversibile: Nei polmoni prevale la reazione opposta, ovvero la conversione di HCO3− in CO2, eliminato poi con l’espirazione.

Le patologie dell’apparato respiratorio si possono distinguere in base all’organo colpito: faringite; tracheite; bronchite; polmonite; pleurite. La maggior parte di queste è di origine batterica o virale.

Altre patologie, non di origine batterica o virale, possono essere: la sindrome da distress respiratorio, l’incapacità di produrre surfactante in un neonato prematuro; la fibrosi cistica, grave malattia ereditaria che rende le secrezioni di muco dense e viscose.