Gaz değişimi, bir organizmanın çalışması için ihtiyaç duyduğu gazlar için atık gazları değiştirmesini sağlayan, solunumun bir parçası olarak gerçekleşen bir işlemdir. İnsanlarda ve diğer memelilerde, bu, karbon dioksitin ifadesine ve oksijen alımına izin verir. Gaz değişimi, solunum zarı boyunca, hayvanlarda akciğerlerin kaplanması gibi gerçekleşir ve organizmanın dolaşım sistemi, gazların vücutta hareket etmesini sağlar. Tek hücreli hayvanlarda, gaz değişimi gazların doğrudan hücre içinde ve dışında serbestçe hareket etmelerini sağlar.
Bitkilerde, yapraklar bir solunum zarı işlevi görür, yapraklardaki küçük kılcal damarlar ağaç boyunca gazları ve besinleri taşımak için hareket ederler. Amfibiyanlar gibi hayvanlar, gaz alışverişi için derilerine güvenebilir, balık gibi solungaçlar ise çözünmüş oksijeni sudan ve vücutlarına çekmek için solungaçların geniş yüzey alanını kullanır.
Ne zaman bir insan nefes alırsa, oksijen bakımından zengin hava ve diğer gazlar akciğerlere girer. Hava, yüksek basınçlı bir alandan, doldurulmuş akciğerden, alveollerden biri olan akciğerleri kaplayan küçük keselerden düşük basınçlı bir bölgeye doğru hareket eder. Oradan oksijen, ince bir membrandan akciğere giden kılcal damarlara geçer ve burada vücuda taşınması için hemoglobine bağlanır. Kan dolaşımını sürdürürken, karbondioksit gibi atıkları da uzaklaştırır, onları gaz alışverişi için akciğerlere gönderir, böylece alveollerden dışarı atılabilir ve kişi nefes aldığında dışarı atılabilir.
Nefes almada zorluk çeken insanlar vücuda yeterince oksijen almayan bir durum olan hipoksi geliştirmeye başlayabilir. Bu, gaz değişimi akciğerlerdeki sıvı tarafından inhibe edildiğinde, bir akciğer uygun şekilde şişemiyorsa veya hava yolu tıkandığında oluşabilir. Karbondioksiti dışarı çıkaramayan ve karşılığında oksijen alamayan bir hasta ekstremitelerin maviliğini geliştirmeye başlayacak ve havayı soluyabilecek.
Azot gibi başka bir gazla zengin bir ortamda, bu gaz oksijenin yerini alabilir ve böylece oksijenin akciğerlere ulaşmasını imkansız hale getirir. Bir hasta normal nefes alabilir, ancak oksijenle gaz değişimi gerçekleşmediğinden, kişi yavaş yavaş oksijene aç kalacaktır. Solunan gaza bağlı olarak, hastalar oksijen eksikliği nedeniyle komaya ve en sonunda ölümüne neden olmadan önce ciddiyet, karışıklık ve uykululuk gibi semptomlar geliştirebilirler.
