호흡은 외계로부터 산소를 체내로 흡입하여 세포로 운반하고 세포가 산소를 소비하여 대사를 한 결과 발생한 이산화탄소를 몸 밖으로 배설하는 과정을 말한다. 호흡의 첫 번째 단계를 외호흡이라 하며 외기와 폐포사이의 공기가 교환되는 환기 (ventilation)과정과 폐포공기와 폐모세혈관 사이에서의 O2 와 CO2 의 확산에 의한 교환의 두 가지 과정을 거친다. 호흡의 두 번째 단계를 내호흡이라고 하고, 모세혈관을 통해서 혈액과 조직 사이의 확신에 의한 O2 와 CO2 가 교환되는 것을 말한다. 폐에 공기가 출입하는 것이 호흡운동이고 환기를 반복해서 행하는 것이다. 호흡운동은 외부의 공기를 폐포내로 들여보내는 흡식운동과 폐포내에 있는 공기를 외부로 내보내는 호식운동이 있다. 폐포의 가스교환은 가스의 분압차에 의한 확산으로 일어나고 분압이 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동한다. 폐포내에서의 산소교환은 폐포 공기의 산소분압은 l00inmHg이고, 폐포 모세혈관 혈 액의 산소분압이 40mmHg이므로 60mmHg의 분압차가 생겨 폐포공기 중의 산소가 모세혈관 혈액속으로 확산되어 들어간다. 폐포내에서의 CO2 교환은 폐포공기의 CO2 분압은 40mmHg이 고, 폐포 모세혈관 혈액의 CO2 46mmHg이므로 6mmHg의 분압차가 생겨 모세혈관 혈액에서 폐포로 확산된다. 폐에서 가스교환으로 혈액 중으로 이동된 O2 는 혈액에 의해 조직으로 운반되고, 조직에서 생 성된 CO2 는 혈액에 의해 폐포내로 운반되어 공기중으로 배출된다. 혈액내에서 산소의 운반은 주로 적혈구내의 해모글로빈과 결합된 상태로 99%가 운반되고 1%만이 물리적으로 용해된 상 태로 운반된다. CO2 는 혈액에서 세 가지 형태로 운반되는데, 70%의 CO2 는 중탄산이온 (HC03^-의 형태로, 25%는 Carbamino화합물의 형태로, 5%는 용해 CO2 로 운반된다. 호흡조절의 기전은 뇌의 호흡중추의 활동을 통하여 율동적이고 규칙적인 환기가 되게 하는 신 경성 조절과 순환혈액 및 체액의 화학적 조성의 변화를 통해서 신경성 조절을 보완하는 화학적 조절이 있다. 혈액 내에 있는 PO₂, PcO₂, H⁺⁽pH) 등의 변동에 의하여 호흡의 주기성이 조절되는 것을 화학 적 조절이라 하고, 이때 혈액내의 화학적 환경변화 상태를 알아 낼 수 있는 장치를 화학수용기라 하며 중추 화학수용기와 말초 화학수용기가 있다. 중추 화학수용기는 연수의 복측면 외측 표면에 있으며 C0₂나 H⁺에 예민하게 반응하는 화학수 용기이다. 호흡은 CO2 분압과 H⁺ 농도에 비교적 예민하다. 혈액내 CO₂의 농도가 높아지면 H2C03이 많아지고, 그중 C02는 빠른 속도로 혈액을 통해 뇌척수액에 들어가므로 H⁺과 HC03 ^一로 해리되면 뇌척수액 H⁺ 농도가 높아져 중추 화학수용기에 영향을 미쳐 호흡중추가 흥분하면서 호흡이 촉진된다. H⁺ 농도의 증가는 환기를 촉진하고 H⁺ 농도의 감소는 환기를 억제한다. 호흡에 대한 CO₂의 영향은 CO₂가 뇌척수액에 들어가 H⁺ 농도를 상승시켜 연수의 중추 화학수용기를 자극하는데 기인한다. 한편, 정상 상태에서는 산소분압이 화학수용기를 흥분시킬 만큼 감소하는 일이 없으나 위급한 저산소증 시에는 볼 수 있다. 말초 화학수용기는 총경동맥의 분지부에 있는 경동맥 소체와 대동맥궁에 있는 대동맥 소체이다. 동맥혈액의 산소분압 감소, pH 감소, CO2 분압 증가시에 말초 화학수용기가 자극을 받아 호흡중추의 흥분성을 높여 호흡이 촉진된다.