什麼是呼吸
人體的組織細胞在新陳代謝過程中，不斷地消耗氧，並產生二氧化碳。但是，人體本身不能產生氧，儲存的氧也隻夠耗用幾分鍾，如果不及時補充，很快就會造成缺氧，甚至在短時間內就可使組織器官發生機能和結構的病理改變，特別是代謝率較高的腦組織，更易受缺氧的損害，引起中樞神經係統的機能障礙；另一方麵，人體也不斷產生二氧化碳，而二氧化碳蓄積過多，必然會產生呼吸性酸中毒，必須隨時將其排出。正是這種缺氧和二氧化碳過多可激發人體的呼吸機能，以便不斷地從外界吸入氧並排出二氧化碳。機體與外界環境進行的這種氣體交換過程，就叫呼吸。
在安靜狀態下，人體每分鍾由肺吸氧約300ml，呼出二氧化碳約250ml。當劇烈地運動或勞動時，氣體交換的速度可增加10倍以上。這些呼吸機能的實現，主要靠呼吸器官的機能活動及循環係統的配合，並受神經和體液因素的調節。根據現代的研究，呼吸機能是通過3個連續的過程來實現的。
1. 外呼吸：外界空氣經呼吸道在肺泡與肺循環毛細血管內血液間的氣體交換。
2. 氣體運輸：肺循環毛細血管與體循環毛細血管間血液中的氣體運輸過程。
3. 內呼吸：體循環毛細血管內的血液與組織細胞間的氣體交換。
為什麼會呼吸急促
當我們屏住呼吸時，逐漸會感到難受，再開始喘氣時則呼吸很急促，要過一會兒才能恢複過來。在運動時，我們的呼吸也同樣急促。這是因為在我們的體內有感知空氣的感受器，當體內空氣不足時，它會將此信息傳至大腦。
另外，我們在睡覺時，呼吸是有規則地反複進行的。這是由於體內有控製吸氣、吐氣、再吸氣、再吐氣的指令。那麼這個指令是從腦內還是從脊髓或肺，或身體的哪個部位發出去的呢？我們經常看到這種情況：有人因交通事故頸椎（背上部的7個骨節處）部受傷後，不僅手足都不能活動，而且呼吸也不能進行，這樣的人必須依靠人工呼吸器呼吸。這就表明了發出呼吸指令的是在頸椎的上方，也就是延髓部。
我們先從空氣不足的信息怎樣送達腦部的過程開始說明。當體內缺少氧氣或二氧化碳含量多時，也就是pH值降低時，其感知場所在腦內有一個，在從心髒出來的大動脈與左右的頸動脈上各有一個。
首先講一下在血管中的血液氣體感受器。在人身上的頸總動脈中，有個分開為頸外動脈和頸內動脈的部位。這個部位有個稱為頸動脈體的如小米粒大小的器官，另外在大動脈弓的附近，有個稱為大動脈體的器官，它們就是血液氣體感受器部分。由頸動脈體發出的刺激經過頸動脈竇神經、吞咽神經，到達延髓的呼吸中樞。另外，從大動脈體發出的刺激經過迷走神經，到達延髓的呼吸中樞。
在延髓的呼吸中樞上，有吸氣中樞與呼氣中樞兩種。一般情況下，吸氣中樞是有規則的活動，當刺激吸氣中樞時，呼吸就會加快。另一方麵，呼氣中樞僅在有加快呼吸的意圖時才活動。也就是說正常時，我們隻進行有意識的吸氣，而呼氣則靠肋骨的壓力自然進行。
在大腦中還有能察覺肺的充滿度的組織。有一種叫赫布二氏反射，在肺膨脹時它可把肺膨脹的信息傳送到吸氣中樞，再控製肺的擴張。所以開始吸氣時肺膨脹後，這個信息即通過迷走神經傳達，控製吸氣中樞，吸氣被抑製，轉變為呼氣。
為什麼人不能長時間呼吸純氧
我們經常遇到的是氧氣不足，如一氧化碳中毒及氰酸中毒等。此時一氧化碳或氰酸主要影響血紅蛋白與細胞色素，使血紅蛋白與氧氣不能結合。在這種情況下，要使氧的壓力增高，使血紅蛋白與氧結合後，才能使一氧化碳或氰酸離開血紅蛋白，所以對於這種病人常采用高壓氧療法，在一個大容器裏，使氧氣達到高壓。
但是，這並不是說氧對人體無害，有時也會發生氧中毒。比如當我們吸入100%氧氣時，就會刺激氣管引起咳嗽、咽喉痛。達到1個氣壓以上時會導致肌肉痙攣、目眩、昏睡，在4個氣壓下30分鍾以上或6個氣壓下幾分鍾時，人便進入昏睡狀態。所以，在較高氣壓的氧氣中生活時間長的話，會有生命危險。
為什麼人不能長時間呼吸純氧呢？
人體各組織均不能承受過多的氧，這是因為氧本身不靠酶催化就能與不飽和脂肪酸反應，並能破壞貯存這些酸的磷脂，而磷脂又是構成細胞生物膜的主要成分，從而最終造成細胞死亡，這個過程叫做脂質過氧化。此外，氧對細胞的破壞還在於它可產生自由基，誘發癌症。實驗證明，毀滅細胞培養物的辦法就是將它置於過飽和氧的環境中。