ระบบหายใจ
• เป็นการแลกเปลี่ยนแก๊ส โดยการนำเอาแก๊สออกซิเจนเข้าไปในเซลล์เพื่อใช้ในการหายใจระดับเซลล์(Cellular respiration) และนำแก๊สดาร์บอนไดออกไซด์ออกสู่สิ่งแวดล้อมผ่านทางระบบหายใจ(Respiratory system) โดยทำงานร่วม(กับระบบหมุนเวียนเลือดในการสำเลืองแก๊สไปยังเซลล์ต่าง

• การแลกเปลี่ยนแก๊สระหว่างเซลล์กับสิ่งแวดล้อม O2 และ CO2 เคลื่อนที่เข้าและออกจากเซลล์โดยการแพร่
• ในอากาศมีแก๊สหลายชนิดเป็นองค์ประกอบ เช่นแก๊สไนโตรเจน N2 O2 และ CO2 จะแพร่จากบริเวณที่มีความดันย่อยของแก๊สนั้นสูงไปยังบริเวณที่มีความดันย่อยต่ำ
• ความดันย่อย (partial pressure) เป็นความดันของแก๊สชนิดหนึ่งภายในปริมาตร คำนวณได้จากผลคุณของความดันรวมและสัดส่วนของแก๊สนั้น

การแลกเปลี่ยนแก๊สของสัตว์

• อะมีบา พารามีเซียม : เซลล์จะสัมผัสกับสิ่งแวดล้อมที่เป็นน้ำตลอดเวลาการแลกเปลี่ยนแก๊สจึงเกิดผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ได้โดยตรง
• ฟองน้ำ ไฮดรา และพลานาเรีย : มีการแลกเปลี่ยนแก๊สผ่านเยื่อหุ้มเซลล์โดยตรง O2 ที่ละลายน้ำจะแพร่เข้าสู่เซลล์และ CO2 จากเซลล์จะแพร่ออกสู่สิ่งแวดล้อม
• หอยสองฝา : แลกเปลี่ยนแก๊สผ่านเหงือก (g11) ซึ่งมี 1 คู่หรือ 2 คู่ ลักษณะเป็นซี่เล็ก ๆ ในช่องแมนเทิล
• หมึก : แลกเปลี่ยนแก๊สผ่านไดบรานเชีย (dibranchia) ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อน้ำไหลผ่านเข้าไปในตัวหมึก
• แม่เพรียง : แลกเปลี่ยนแก๊สผ่านพาราโพเดีย (parapodia)ที่ยื่นออกมาบริเวณข้างลำตัวในแต่ละปล้อง
• ไส้เดือนดิน : แลกเปลี่ยนแก๊สผ่านผิวหนังซึ่งบางและเปียกชื้น และมีระบบหมุนเวียนเลือดช่วยลำเลียงแก๊ส
• แมงดาทะเล : แลกเปลี่ยนแก๊สผ่านแผงเหงือก (book gill) ที่อยู่บริเวณท้อง ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อไหลผ่าน
• ปลิงทะเล : แลกเปลี่ยนแก๊สผ่านเรสไพราทอรีทรี (respiratory tree) มีลักษณะเป็นท่อยาวที่แตกกิ่งก้าน
• แมลง : ปกติจะอาศัยในพื้นที่ที่แห้งแล้ง ไม่มีความชุ่มชื้น จึงไม่สามารถแลกเปลี่ยนแก๊สผ่านเหงือกหรือผิวหนังได้การแลกเปลี่ยนแก๊สจึงต้องอาศัยระบบท่อลม (tracheal system)ด้านข้างลำตัวจะมีรเปิดเล็ก ๆ เรียก ช่องหายใจ (spiracle) เป็นทางผ่านเข้าออกของอากาศ ห่อลมจะมีการแตกแขนงเล็กลงเรื่อย ๆ เพื่อให้เซลล์ทุกเซลล์สามารถแลกเปลี่ยนแก๊สกับอากาศได้โดยตรงนอกจากนี้แมลงที่บินได้บางชนิดจะมีถุงลม (air sac) เพื่อช่วยในการสำรองอากาศขณะบินด้วย

ปลา
• ข้อดี : บริเวณแลกเปลี่ยนแก๊สมีความชุ่มชื้นอยู่เสมอเนื่องจากสัมผัสกับน้ำโดยตรง
• ข้อเสีย : ในน้ำมีปริมาณแก๊สออกซิเจนละละลายอยู่น้อยมากคือประมาณร้อยละ 0.5 และแก๊สออกชิเจนยังแพร่ในน้ำได้ช้ากว่าในอากาศประมาณ 1,000 เท่า
• จึงมีการจัดเรียงเนื้อเยื่อของอวัยวะที่ใช้แลกเปลี่ยนแก๊ส เช่น เหงือกของปลาและกุ้งจะมีลักษณะเป็นซี่ๆ เรียงกันเป็นแผง แต่ละชี้จะมีขนาดเล็กมากประกอบด้วยเซลล์ที่เรียงตัวเป็นชั้นบาง ๆ ห่อหุ้มหลอดเลือดฝอยทำให้แก๊สสามารถแพร่ผ่านเข้าไปได้ง่ายแผ่นกระดูกปิดเหงือกของปลาจะเคลื่อนไหวอยู่ตลอดเวลา
เป็นจังหวะพอดีกับการอ้าปากและหุบปากของปลาด้วยทำให้น้ำ ซึ่งมีแก๊สออกซิเจนละลายอยู่เข้าทางปากแล้วผ่านออกทางเหงือกตลอดเวลา และแก๊สออกซิเจนจะแพร่ผ่านเข้าสู่หลอดเลือดฝอยที่เหงือก แล้วหมุนเวียนไปตามระบบหมุนเวียนเลือดต่อไป

• นก : สัตว์ปีกต้องการพลังงานมากในการบิน ปอดของนกเชื่อมต่อกับถุงลม (air sac) เพื่อสำรองอากาศไว้ใว้ใช้อากาศจะเคลื่อนที่ผ่านโครงสร้างที่ใช้ในการแลกเปลี่ยนแก๊สในปอดที่เรียกว่าแขนงหลอดลม (parabronchi)ในทิศทางเดียว โดยไม่มีอากาศที่ผ่านการแลกเปลี่ยนแก๊สแล้วมาผสม

• ถุงลมมีผนังบางมาก มีความชื้นสูง และมีร่างแหของหลอดเลือดฝอยห่อหุ้มอยู่โดยรอบ ภายในปอดมีถุงลมประมาณ 300 ล้านถุง แต่ละถุงมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 0.25 มิลลิเมตร ทำให้พื้นที่ผิวโดยรวมของถุงลมในปอดมีปริมาณมากเหมาะกับการแลกเปลี่ยนแก๊ส
• การแลกเปลี่ยนแก๊สของมนุษย์เกิดขึ้นบริเวณปอดระหว่าง ถุงลมกับหลอดเลือดฝอย และบริเวณเซลล์
ของเนื้อเยื่อต่าง ๆ กับหลอดเลือดฝอยอากาศที่หายใจเข้ามีความดันย่อยของ 02 ประมาณ160 mmHg ซึ่ง O2 จากถุงลมจะแพร่เข้าสู่หลอดเลือดฝอยรอบ ๆ ถุงลม ทำให้เลือดมีความดันย่อยของ 02 เพิ่มขึ้นจาก 40 mmHg เป็น 104 mmHg
• จากนั้น 02 จะลำเลียงและแพร่จากหลอดเลือดฝอยเข้าสู่เนื้อเยื่อต่าง ๆ ในร่างกาย ส่วน CO2 จะแพร่ในทิศทางตรงข้ามจากเนื้อเยื่อเข้าสู่หลอดเลือด เพื่อลำเลียงไปยังปอดและแพร่จากหลออดเลือดฝอยรอบถุงลมเข้าสู่ถุงลม
• การลำเลียง O2 อาศัยระบบหมุนเวียนเลือด : เมื่อ 0, แพร่เข้าสู่หลอดเลือดฝอยรอบถุงลมจะจับกับฮีโมโกลบิน (bemoglobin; Hb)ในเซลล์เม็ดเลือดแดงที่บริเวณหมู่ฮึ่ม (berme group) กลายเป็นออกซีฮีโมโกลบิน (oxyhemoglobin: HbO.) ซึ่งมีสีแดงสด เลือดที่มีออกซีโมโกลบินนี้จะลำเสียงเข้าสู่ทั่วใจและสุนฉีลไปยังนี้สเยื่อต่าง ๆ ทั่วร่างกทางกาย จากนั้นที่บริเวณเนื้อเยื่อ ออกชีโมโกลบินจะปล่อย D, ซึ่งจะแพร่เซลล์ของเนื้อเนื้อเนื้อ
• CO2 ที่เกิดจากการหายใจระดับเซลล์จะแพร่ออกจากเซลล์เวณเนื้อเยื่อเข้าสู่หลอดเลือดฝอยเพื่อลำเลียงไปยังถุงลมในปอดCO2 ส่วนใหญ่จะทำปฏิกิริยากับน้ำในเซลล์เม็ดเลือดแดงเกิดเป็นกรดคาร์บอนิก (H2CO2) โดยมีเฮนไซม์ดาร์บอนิกแอนไฮเดรส(carbonic anhydrase) เป็นตัวเร่งปฏิกิริยากรดคาร์บอนิกจะแตกตัวได้ไฮโดรเจนคาร์บอเนตไอออน และไดรเจนไอออน (H+) ไฮโดรเจนคาร์บอเนตไอออนจะถูกลำเลียงเข้าสู่พลาสมาโดยวิธีการแพร่แบบฟาชิลิเทตจากนั้นเลือดจะลำเลียงไปยังหัวหัวใจแล้วไปยังปอด
• ที่บริเวณหลอดเลือดฝอยรอบถุงลมในเซลล์เม็ดเลือดแดง ไฮโครเจนคาร์บอเนตไอออนจะรวมตัวกับไฮโดรเจนไอออนเป็นกรดคาร์บอนิก แล้วแตกตัวเป็น CO2 และน้ำ โดยมีคาร์บอนิกแอนไฮเดรสตัวเร่งปฏิกิริยาเช่นนี้เป็นผลให้ความดันย่อยของ CO2 ในหลอดเลือดฝอยสูงกว่าในถุงลม การแพร่ของ CO2 จากหลอดเลือดฝอยสู่ถุงลมเพื่อกำจัด CO2 ออกจากร่างกาย

การหายใจเข้า
• กล้ามเนื้อกะบังลมหดตัว และเคลื่อนต่ำลง
• กล้ามเนื้อระหว่างกระดูกซี่โครงแถบนอกดตัวทำให้กระดูกระธีโครงยกสูงขึ้น
• ปริมาตรในช่องอกเพิ่มขึ้น
• ความดันอากาศภายในปอดลดลง อากาศภายนอกจะเคลื่อนเข้าสู่ปอด ทำให้เกิดการหายใจเข้า
การหายใจออก
• กล้ามเนื้อกะบังลมคลายตัว แล้วจะโค้งขึ้น
• กล้ามเนื้อระหว่างกระดูกซี่โครงแถบนอกคลายตัว ทำให้กระดูกซี่โครงลดต่ำลง
• ปริมาตรในช่องอกลดลง
• ความต้นอากาศในปอดเพิ่มขึ้นและมากกว่าความดันอากาศภายนอก อากาศจะเคลื่อนออกจากปอดสู่ภายนอก ทำให้เกิดการหายใจอก

การรักษาดุลยภาพของกรด-เบสโดยระบบหายใจ
• การหายใจถูกควบคุมโดยระบบประสาทอัดโนวัติซึ่งอยู่นอกอํานาจจิตใจโดยศูนย์ควบคุมการหายใจอยู่ที่สมองส่วนพอนส์และและเมดัลลาออบลองกาตาที่จะส่งสัญญาณประสาทไปกระตุ้นกล้ามเนื้อที่เกี่ยวข้องกับการหารหายใจ ทำให้เกิดการหายใจเข้าและหายใจออกเป็นจังหวะสม่ำเสมอตลอดเวลานอกจากนี้การหายใจยังมีการควบคุมภายใต้อำนาจจิตใจ โดยสมสมองส่วนหน้าบริเวณเซรีบรัมคอร์เทกซ์และไฮไพทาลามัส ทำให้สามารถควบดมหรือปรับการหายใจให้เหมาะสมกับพฤติกรรมต่างๆ
• ความเป็นกรด-เบสของเลือดมีผลต่ออัตราการหายใจของมนุษย์ เมื่อร่างกายทำกิจกรรมต่าง ๆ จะมี CO2 เกิดขึ้นและมีไฮโดรเจนไอออนสะสมในเลือดตลอดเวลา ส่งผลให้ความเป็นกรด-เบสของเลือดเปลี่ยนแปลงไป ทำให้มีผลต่อการทำงานของเซลล์ได้ ร่างกายมีการควบคุมความเป็นกรด-เบสในเลือดโดยการหายใจออกเพื่อขับ CO ซึ่งเป็นการรักษาดุลยภาพของร่างกาย
• ถ้ามีปริมาณ CO2 หรือไฮโดรเจนไอออนที่สะสมในเลือดมากจะส่งผลให้เลือดมีความเป็นกรดเพิ่มขึ้น ซึ่งจะส่งสัญญาณไปกระต้นศูนย์ควบคมการหายใจที่สมอง ส่งผลให้มีอัตราการหายใจเพิ่มขึ้นเพื่อขับ CO2 ออกจากปอดเร็วขึ้น ทำให้ความเป็นกรด-เบสในเลือดเข้าสู่ภาวะสมดุล ไฮโดรเจนไออออนสามารถไปรวมกับสารอินทรีย์อื่นในร่างกายเป็นการควบคุมดุลยภาพของร่างกายส่วนหนึ่ง

โรคที่เกี่ยวกับระบบทางเดินหายใจ

• โรคปอดบวม (Pneumonia) : เกิดจากการติดเชื้อแบคทีเรีย เชื้อราหรือไวรัสเมื่อติดเชื้อจะทำให้เกิดการอักเสบมีเมือกที่บริเวณหลอดลมและถุงลมทำให้พื้นที่ผิวในการแลกเปลี่ยนแก๊สลดลง

• โรควัณโรค (Tuberculosis) : เกิดจากการติดเชื้อแบคทีเรีย Mycobacterium tuberculosis ทำให้
เกิดการอักเสบบริเวณปอดเรื้อรัง โดยโรคนี้สามารถติดต่อสู่ผู้อื่นผ่านทางละอองเสมหะจากการไอ จาม

• โรคหลอดลมอักเสบ (Bronchitis) : เกิดจากการอักเสบของเยื่อบุหลอดลมมีเสมหะในหลอดลม ทำให้ผู้ป่วยมีอาการไอ มีเสมหะ และหายใจไม่สะดวก

• โรคมะเร็งปอด (Lung cancer) : เกิดจากการแบ่งเซลล์ของปอดที่ผิดปกติ เกิดเป็นเนื้องอกชนิดร้ายกระจายภายในปอด ส่งผลต่อการทำงานของปอดผู้ป่วยมีอาการไอเรือรัง แน่นหน้าอก เหนื่อยง่าย ซึ่งผู้ป่วยโรคมะเร็งปอดมากกว่า 85% เป็นผู้ที่เคยมีประวัติสูบบุหรี่ หรือสูดดมควันพิษเป็นระยะเวลานาน