মানুষের লোহিত রক্তকণিকায় বিদ্যমান লাল বর্ণের প্রোটিনধর্মী শ্বাসরঞ্জক যা অক্সিজেন ও কার্বন ডাই অক্সাইড পরিবহন করে তাকে হিমোগ্লোবিন বলে।

রক্তের যে অংশ অক্সিজেন ও কার্বন ডাই অক্সাইড পরিবহন করে তাকে শ্বাস রঞ্জক বলে। প্রাণীজগতে প্রধান রঞ্জক হলো মেরুদন্ডীদের হিমোগ্লোবিন, মোলাস্কা ও আর্থ্রোপোডদের হিমোসায়ানিন,  ব্রাকিওপোড ও সাইপানকুলিডদের হিম-ইরিথ্রিন এবং পলিকিটদের ক্লোরোকুরিন।

ব্যাপন প্রক্রিয়ায় CO₂ লোহিত রক্তকণিকায় প্রবেশ করে এবং কার্বনিক অ্যানহাইড্রেজ এনজাইমের সহায়তায় পানির সাথে বিক্রিয়া করে কার্বনিক এসিড (HCO₃) উৎপন্ন করে।  কার্বনিক এসিড ভেঙ্গে H⁺ এবং HCO₃^– আয়নে পরিনত হয়। কিছু HCO₃^– লোহিত রক্তকণিকা হতে রক্তরসে চলে আসে। লোহিত রক্তকণিকা হতে যতটি HCO₃^– রক্তরসে আসে ততটি Cl^–  রক্তরস থেকে লোহিত রক্তকণিকায় প্রবেশ করে। একে ক্লোরাইড শিফট বিক্রিয়া বা হ্যামবার্জার বিক্রিয়া বলে। এই বিক্রিয়ার ফলে রক্তে অ¤ø-ক্ষার (p^H = 7.4) সমতা বজায় থাকে।

CO₂ + H₂O →  H₂CO₃  (কার্বনিক এসিড)

H₂CO₃ →  H⁺ + HCO₃^–

HCO₃^–  → বিনিময় → Cl^–

দেহকোষে শর্করা জারণের ফলে CO2 উৎপন্ন হয়। উৎপন্ন CO2 রক্তের মাধ্যমে ফুসফুসে আসে এবং বাইরে নির্গত হয়। রক্তে CO2 তিনটি উপায়ে পরিবাহিত হয়। যথা-
(i) ভৌত দ্রবণরুপেঃ রক্তে ভৌত দ্রবণ হিসেবে ৫% CO2 পরিবাহিত হয়। রক্তের প্লাজমার পানিতে CO2 দ্রবীভ‚ত হয়ে কার্বনিক এসিড গঠন করে এবং পরিবাহিত হয়।
CO2 + H2O —————-→ H2CO2 (কার্বনিক এসিড)
(ii) কার্বামিনো যৌগ হিসেবেঃ রক্তে কার্বামিনো যৌগ হিসেবে ১০% CO2 পরিবাহিত হয়। দেহকোষে কার্বন ডাই অক্সাইড ও হিমো গ্লোবিন বিক্রিয়া করে কার্বামিনোহিমোগ্লোবিন যৌগ গঠন করে। কার্বামিনোহিমোগ্লোবিন যৌগ হিসেবে কার্বন ডাই অক্সাইড পরিবাহিত হয়।
CO2 + HbNH2 ———–→ HbNHCOOH (কার্বামিনো হিমোগেøাবিন)
(iii) বাইকার্বনেট যৌগরুপেঃ রক্তে বাইকার্বনেট যৌগরুপে ৮৫% CO2 পরিবাহিত হয়। এটি দুইটি উপায়ে পরিবাহিত হয়। সোডিয়াম বাইকার্বনেট (NaHCO3) এবং পটাশিয়াম বাইকার্বনেট (KHCO3) হিসেবে।
ব্যাপন প্রক্রিয়ায় CO2 লোহিত রক্তকণিকায় প্রবেশ করে এবং কার্বনিক অ্যানহাইড্রেজ এনজাইমের সহায়তায় পানির সাথে বিক্রিয়া করে কার্বনিক এসিড (HCO3) উৎপন্ন করে। অধিকাংশ কার্বনিক এসিড ভেঙ্গে H+ এবং HCO3- আয়নে পরিনত হয়।
CO2+H2O→ H2CO3→ H+ + HCO3-
লোহিত রক্তকণিকার ভিতরে K+ ও HCO3- যুক্ত হয়ে পটাশিয়াম বাইকার্বনেট (KHCO3) গঠন করে। কিছু HCO3- লোহিত রক্তকণিকা হতে রক্তরসে চলে আসে এবং Na+ এর সাথে যুক্ত হয়ে সোডিয়াম বাইকার্বনেট (NaHCO3) গঠন করে। লোহিত রক্তকণিকা হতে যতটি HCO3- রক্তরসে আসে ততটি Cl- রক্তরস থেকে লোহিত রক্তকণিকায় প্রবেশ করে। একে ক্লোরাইড শিফট বিক্রিয়া বা হ্যামবার্জার বিক্রিয়া বলে।

লোহিত রক্তকণিকায়ঃ K+ + HCO3 → KHCO3
রক্তরসে ঃ Na+ HCO3 → NaHCO3
স্বাভাবিক স্থিতাবস্থায় প্রায় ২৫-৩৩% অক্সিজেন কলারসে প্রবেশ করে। ১০০ মিলি রক্ত ১৯-২০ মিলি অক্সিজেন ১০০ মিলি রক্ত ১৪-১৫ মিলি CO2 পরিবহন করে।

ব্যাপনের মাধ্যমে অক্সিজেন অ্যালভিওলাসের প্রাচীর হতে কৈশিকজালিকার রক্তে প্রবেশ করে। এরপর দেহের বিভিন্ন কোষে পৌছে। রক্তে অক্সিজেন পরিবহন দুইটি উপায়ে হয়। যথা-
(i) ভৌত দ্রবণরুপেঃ রক্তে ভৌত দ্রবণরুপে ২% অক্সিজেন পরিবাহিত হয়। অর্থাৎ প্রতি ১০০ মিলিলিটার রক্তে ২ মিলিলিটার অক্সিজেন ভৌত দ্রবণরুপে পরিবাহিত হয়।
(ii) রাসায়নিক যৌগ হিসেবেঃ রক্তে রাসায়নিক যৌগ হিসেবে ৯৮% অক্সিজেন পরিবাহিত হয়। রক্তের লোহিত কণিকার হিমোগ্লোবিন ও অক্সিজেন যুক্ত হয়ে অক্সিহিমোগ্লোবিন গঠন করে। অক্সিহিমোগ্লোবিন হৃৎপিন্ড হতে দেহের বিভিন্ন কোষে পৌছে। দেহ কোষে অক্সিজেনের অভাব থাকে তাই অক্সিহিমোগ্লোবিন ভেঙ্গে যায় এবং অক্সিজেন ও হিমোগ্লোবিন মুক্ত হয়ে যায়। ফলে দেহকোষ প্রয়োজনীয় অক্সিজেন পায়।
Hb4 + 4O2 ———-→ 4Hbo2 (অক্সিহিমোগ্লোবিন)

১। শ্বসনতলের আয়তন, গঠন ও পুরুত্ব।

২। অ্যালভিওলাসে O₂ ও CO₂ এর চাপ।

৩। O₂ ও CO₂ এর দ্রবণ ও ব্যাপন ক্ষমতা।

৪। অ্যালভিওলাস ও রক্তে বিদ্যমান গ্যাসের শারীরবৃত্তীয় সম্পর্ক।

শ্বসন অঙ্গ এবং বায়ুমন্ডলের মধ্যে O₂ ও CO₂ এর আদান প্রদানকে গ্যাসীয় বিনিময় বলে। গ্যাসীয় বিনিময় প্রক্রিয়াটি অ্যালভিওলাস এবং রক্তের মধ্যে ঘটে। প্রথমে বায়ুমন্ডল থেকে O₂ সমৃদ্ধ বায়ু ফুসফুসের অ্যালভিওলাইয়ে আসে। এতে অ্যালভিওলাইয়ের ভিতরে O₂ এর চাপ বেড়ে যায় (১০৪ মিমি/পারদ) এবং অ্যালভিওলাইয়ের প্রাচীরের রক্তজালকে O₂ এর চাপ কম থাকে (৪০ মিমি/পারদ)। ফলে ব্যাপন প্রক্রিয়ায় অ্যালভিওলাই হতে O₂  রক্তজালকে প্রবেশ করে।

আবার শ্বসনের ফলে কোষে CO₂ উৎপন্ন হয়। এতে রক্তে CO₂ এর চাপ বেড়ে যায় (৪৬ মিমি/পারদ) এবং অ্যালভিওলাইয়ের ভিতরে CO₂ এর চাপ কম থাকে (৪০ মিমি/পারদ)। ফলে ব্যাপন প্রক্রিয়ায় রক্তজালক হতে CO₂ অ্যালভিওলাই প্রবেশ করে। CO₂ পরে নিঃশ্বাসের সাথে বের হয়ে যায়।

শ্বসন একটি জটিল প্রক্রিয়া। ইহা মানবদেহে বিরামহীনভাবে চলে। শ্বসনের দুইটি পর্যায় রয়েছে। যথা-

১। বহিঃশ্বসনঃ যে প্রক্রিয়ায় শ্বসন অঙ্গ এবং বায়ুমন্ডলের মধ্যে O₂ ও CO₂ এর বিনিময় ঘটে তাকে বহিঃশ্বসন বলে। ইহা একটি ভৌত প্রক্রিয়া। ইহা দুইটি পর্যায়ে সম্পন্ন হয়। শ্বাসগ্রহণ ও শ্বাস ত্যাগ।

২। অন্তঃশ্বসনঃ যে প্রক্রিয়ায় এনজাইমের প্রভাবে জটিল খাদ্যবস্তু ভেঙ্গে সরল খাদ্যে পরিনত হয়, স্থিতিশক্তি গতিশক্তিতে রুপান্তরিত হয় এবং গ্যাসীয় বিনিময় ঘটে তাকে অন্তঃশ্বসন বলে। ইহা কোষের সাইটোপ্লাজম ও মাইটোকন্ড্রিয়ায় ঘটে। এর পর্যায় গুলো হলো গ্লাইকোলাইসিস, ক্রেবস্ চক্র এবং গ্যাসীয় বিনিময়।

মানুষের প্রশ্বাস-নিঃশ্বাস ক্রিয়া দুইটি উপায়ে নিয়ন্ত্রিত হয়। স্নায়ুবিক নিয়ন্ত্রণ ও রাসায়নিক নিয়ন্ত্রণ।
স্নায়ুবিক নিয়ন্ত্রণ (Nervous control)
মস্তিস্কের ৪টি শ্বাসকেন্দ্র, বিভিন্ন শ্বসন অঙ্গ এবং স্নায়ুবিক উদ্দীপনা শ্বাসক্রিয়া নিয়ন্ত্রিণে ভ‚মিকা পালন করে।
১। শ্বাসকেন্দ্রঃ মস্তিস্কে চারটি শ্বাসকেন্দ্র আছে। এক জোড়া পনসে অবস্থিত অ্যানিউস্টিক ও নিউমোট্যাকসিক এবং অপর জোড়া মেডুলা অবলংগাটায় অবস্থিত প্রশ্বাস কেন্দ্র (Inspiratory centre) ও নিঃশ্বাস কেন্দ্র (Expiratory centre)।
রক্তে CO2 এর উপস্থিতিতে অ্যানিউস্টিক কেন্দ্র উদ্দীপিত হয়। এই উদ্দীপনা প্রশ্বাস কেন্দ্রে পৌছে। এরপর প্রশ্বাস কেন্দ্র হতে উদ্দীপনা একই সময়ে ডায়াফ্রাম, ইন্টারকোষ্টাল পেশি এবং নিউমোট্যাকটিক কেন্দ্রে আসে। উদ্দীপনা ডায়াফ্রাম ও ইন্টারকোস্টাল পেশিতে পৌছার সঙ্গে সঙ্গে ডায়াফ্রাম ও পর্শুকা সংকুচিত হয় এবং প্রশ্বাস শুরু হয়। এতে বক্ষগহ্বরের আয়তন বেড়ে যায়, ফুসফুসে বায়ু প্রবেশ করে এবং ফুসফুস বায়ুস্ফীত হয়।
এরপর একই সময়ে স্নায়ু উদ্দীপনা নিউমোট্যাকটিক কেন্দ্র হতে সরাসরি এবং বায়ুস্ফীত ফুসফুস হতে ভেগাস স্নায়ুর মাধ্যমে অ্যানিউস্টিক কেন্দ্রে আসে। ফলে অ্যানিউস্টিক কেন্দ্র প্রশমিত হয়ে পড়ে এবং প্রশ্বাস ক্রিয়া বন্ধ হয়ে যায়। অপরদিকে, একই সময়ে নিউমোট্যাকটিক কেন্দ্র হতে স্নায়ু উদ্দীপনা নিঃশ্বাস কেন্দ্রে পৌছে এবং নিঃশ্বাস শুরু হয়। ফলে ফুসফুস হতে বায়ু বাইরে বেরিয়ে যায়।
নিউমোট্যাকটিক কেন্দ্র হতে স্নায়ু উদ্দীপনা একই সাথে প্রশ্বাস কেন্দ্র ও নিঃশ্বাস কেন্দ্রে পৌছানোর ফলে একই সময়ে প্রশ্বাস বন্ধ হয় এবং নিঃশ্বাস শুরু হয়। নিঃশ্বাস চলাকালে ফুসফুসের সংকোচনজনিত উদ্দীপনা অ্যানিউস্টিক কেন্দ্রে পৌছায় না। তাই অ্যানিউস্টিক কেন্দ্র পুনরায় উদ্দীপিত হয় এবং উদ্দীপনা প্রশ্বাস কেন্দ্রে প্রেরণ করে এবং প্রশ্বাস শুরু হয়। এভাবে পর্যায়ক্রমে ঘটনার পুনরাবৃত্তির মাধ্যমে শ্বাসক্রিয়া নিয়ন্ত্রিত হয়।
২। প্রতিবর্ত ক্রিয়া (Reflex action)ঃ শ্বসনতন্ত্রের সাথে সম্পর্কিত বিভিন্ন অঙ্গ প্রতিবর্ত ক্রিয়ার মাধ্যমে শ্বসন প্রক্রিয়া নিয়ন্ত্রণ করে। যেমন-
(i) প্রশ্বাস ক্রিয়ায় ফুসফুস বায়ু দ্বারা পূর্ণ হলে ফুসফুসের প্রাচীরের টান গ্রাহক কোষ উদ্দীপিত হয়। এই উদ্দীপনা ভেগাস স্নায়ুর মাধ্যমে অ্যানিউস্টিক কেন্দ্রে পৌছায় এবং এই কেন্দ্রের কার্যকারীতা প্রশমিত করে দেয়। ফলে প্রশ্বাস ক্রিয়া বন্ধ হয়ে যায়। নিঃশ্বাসের সময় ফুসফুস সংকুচিত থাকে বলে প্রাচীরের টান গ্রাহক কোষ উদ্দীপিত হয় না। এতে অ্যানিউস্টিক কেন্দ্র কার্যকরী থাকে এবং প্রশ্বাস ক্রিয়া ঘটে। ফুসফুসের এরুপ সংকোচন ও প্রসারণের ফলে সৃষ্ট প্রতিবর্ত ক্রিয়াকে হেরিং ব্রয়ার প্রতিবর্ত ক্রিয়া বলে।
(ii) নাসিকা গহ্বরের মিউকাস পর্দার উদ্দীপনা অলফ্যাক্টরী স্নায়ুর মাধ্যমে হাঁচি প্রতিবর্ত ক্রিয়া সৃষ্টি করে এবং শ্বাস ক্রিয়ার পরিবর্তন ঘটায়।
(iii) বহিরাগত কোন পদার্থ ট্রাকিয়ায় প্রবেশ করলে মিউকাস পর্দা উদ্দীপিত হয়ে ভেগাস স্নায়ুর মাধ্যমে কাশি প্রতিবর্ত ক্রিয়া সৃষ্টি করে এবং শ্বাস ক্রিয়ার পরিবর্তন ঘটায়।
(iv) খাদ্য গলাধঃকরণের সময় গলবিল প্রাচীরের উদ্দীপনা গ্লোসোফ্যারিঞ্জিয়াল স্নায়ুর মাধ্যমে গ্যাগ প্রতিবর্ত ক্রিয়া সৃষ্টি করে এবং শ্বাস ক্রিয়া বন্ধ করে দেয়।
(v) দেহের ত্বক, পেশি, ভিসেরা, অস্থিসন্ধি প্রভৃতি হতে সৃষ্ট উদ্দীপনা প্রতিবর্ত ক্রিয়া সৃষ্টির মাধ্যমে শ্বাস প্রশ্বাসকে নিয়ন্ত্রণ করে।
৩। স্নায়ুবিক উদ্দীপনাঃ মস্তিস্কের সেরিব্রাল কর্টেক্স, মধ্যমস্তিস্ক, হাইপোথ্যালামাস প্রভৃতি স্নায়ু উদ্দীপনা সৃষ্টি করে শ্বাসক্রিয়াকে প্রভাবিত করে। সেরিব্রাল কর্টেক্সের যেসব স্থান কথা বলা, ঘ্রাণ গ্রহণ, খাদ্য চর্বণ ও খাদ্য গলাধঃকরণের সাথে সম্পর্কিত সেসব স্নায়ুকেন্দ্র শ্বাসক্রিয়ার পরিবর্তন ঘটায়। যেমন- কথা বলার সময় দীর্ঘ নিঃশ্বাসের পরই দ্রæত প্রশ্বাস ঘটে। দেহের যে কোন যন্ত্রণাদায়ক উদ্দীপনা শ্বাসক্রিয়ার হার বৃদ্ধি করে। আবার অধিক যন্ত্রণাদায়ক উদ্দীপনা শ্বাসক্রিয়াকে সাময়িক বন্ধ করে দেয়।

রাসায়নিক নিয়ন্ত্রণ (Chemical control)
রক্তে CO2, O2 ও H+ আয়নের মাত্রা দ্বারা শ্বাসক্রিয়া নিয়ন্ত্রিত হয়। যেমন-
১। কার্বন ডাই অক্সাইডঃ অ্যাওর্টিকবডি, ক্যারোটিডবডি ও মেডুলায় অবস্থিত কেমোরিসেপ্টর কোষ রক্তের CO2 এর মাত্রা দ্বারা উদ্দীপিত হয়ে শ্বাসকেন্দ্রকে উদ্দীপিত করে। রক্তে CO2 এর চাপ বৃদ্ধি পেলে শ্বসন হার বেড়ে যায় এবং CO2 এর মাত্রা কমে গেলে শ্বসন হার কমে যায়।
২। অক্সিজেনঃ রক্তে O2 এর অভাব বা আধিক্য ঘটলে অ্যাওর্টিকবডি ও ক্যারোটিডবডির কেমোরিসেপ্টর কোষ উদ্দীপিত হয়ে শ্বাসকেন্দ্রকে উদ্দীপিত করে। রক্তে O2 এর অভাব হলে উদ্দীপনা শ্বাসকেন্দ্র থেকে ফুসফুসে যায় এবং শ্বসন হার বৃদ্ধি করে। আবার রক্তে O2 এর আধিক্য হলে উদ্দীপনা শ্বাসকেন্দ্রকে প্রশমিত করে এবং শ্বসন হার কমে যায়।
৩। হাইড্রোজেন আয়নঃ রক্তে H+ আয়নের মাত্রা বৃদ্ধি পেলে শ্বসন হার বেড়ে যায়। আবার রক্তে H+ আয়নের মাত্রা কমে গেলে শ্বসন হার কমে যায়।

রক্তে CO2, O2 ও H+ আয়নের মাত্রা দ্বারা শ্বাসক্রিয়া নিয়ন্ত্রিত হয়। যেমন-
১। কার্বন ডাই অক্সাইডঃ অ্যাওর্টিকবডি, ক্যারোটিডবডি ও মেডুলায় অবস্থিত কেমোরিসেপ্টর কোষ রক্তের CO2 এর মাত্রা দ্বারা উদ্দীপিত হয়ে শ্বাসকেন্দ্রকে উদ্দীপিত করে। রক্তে CO2 এর চাপ বৃদ্ধি পেলে শ্বসন হার বেড়ে যায় এবং CO2 এর মাত্রা কমে গেলে শ্বসন হার কমে যায়।
২। অক্সিজেনঃ রক্তে O2 এর অভাব বা আধিক্য ঘটলে অ্যাওর্টিকবডি ও ক্যারোটিডবডির কেমোরিসেপ্টর কোষ উদ্দীপিত হয়ে শ্বাসকেন্দ্রকে উদ্দীপিত করে। রক্তে O2 এর অভাব হলে উদ্দীপনা শ্বাসকেন্দ্র থেকে ফুসফুসে যায় এবং শ্বসন হার বৃদ্ধি করে। আবার রক্তে O2 এর আধিক্য হলে উদ্দীপনা শ্বাসকেন্দ্রকে প্রশমিত করে এবং শ্বসন হার কমে যায়।
৩। হাইড্রোজেন আয়নঃ রক্তে H+ আয়নের মাত্রা বৃদ্ধি পেলে শ্বসন হার বেড়ে যায়। আবার রক্তে H+ আয়নের মাত্রা কমে গেলে শ্বসন হার কমে যায়।