A troca gasosa é um processo que ocorre como parte da respiração, permitindo que um organismo troque gases residuais por gases de que necessita para funcionar. No caso de humanos e outros mamíferos, isso permite a expressão de dióxido de carbono e a ingestão de oxigênio. A troca gasosa ocorre ao longo da membrana respiratória, como o revestimento dos pulmões em animais, e o sistema circulatório do organismo permite que os gases se movam por todo o corpo. Em animais unicelulares, a troca gasosa permite que os gases se movam livremente para dentro e para fora da célula.
Nas plantas, as folhas atuam como uma membrana respiratória, com pequenos vasos capilares nas folhas agindo para transportar gases e nutrientes por toda a árvore. Animais como anfíbios podem depender de suas peles para as trocas gasosas, enquanto animais guelras, como peixes, usam a grande área da superfície das guelras para puxar o oxigênio dissolvido da água para seus corpos.
Cada vez que uma pessoa respira, o ar rico em oxigênio e outros gases entra nos pulmões. O ar se move de uma área de alta pressão, o pulmão cheio, para uma área de baixa pressão, um dos alvéolos, as pequenas bolsas que revestem os pulmões. A partir daí, o oxigênio passa por uma membrana fina para os capilares que fornecem o pulmão, onde se liga à hemoglobina para transporte por todo o corpo. Conforme o sangue circula, ele também carrega resíduos como o dióxido de carbono, levando-os aos pulmões para a troca gasosa, para que possam ser forçados a sair dos alvéolos e expirados quando a pessoa expira.
Pessoas com dificuldade para respirar podem começar a desenvolver hipóxia, um estado em que não chega oxigênio suficiente ao corpo. Isso pode ocorrer quando a troca gasosa é inibida por fluido nos pulmões, quando um pulmão não consegue inflar adequadamente ou quando as vias aéreas estão obstruídas. Um paciente que não consegue expelir dióxido de carbono e obter oxigênio em troca começa a desenvolver manchas nas extremidades e pode respirar com dificuldade.
Em um ambiente rico em outro gás, como o nitrogênio, esse gás pode deslocar o oxigênio, tornando impossível que ele chegue aos pulmões. O paciente pode respirar normalmente, mas como a troca gasosa com o oxigênio não está ocorrendo, a pessoa ficará lentamente com falta de oxigênio. Dependendo do gás respirado, os pacientes podem desenvolver sintomas como tontura, confusão e sonolência antes de sucumbir ao coma e eventual morte por falta de oxigênio.