Οι μονοκυττάριοι οργανισμοί εξασφαλίζουν το αναγκαίο Ο2 και αποβάλλουν το παραγόμενο CΟ2 με μικροδιανομή μεταξύ του εξωτερικού και εσωτερικού τους περιβάλλοντος, που στηρίζεται στους νόμους διαχύσεως των αερίων. Με την αύξηση, όμως, του μεγέθους και της πολυπλοκότητας των οργανισμών, η τοπική μικροδιανομή των αερίων και η διάχυση δια της επιφάνειάς τους δεν είναι πλέον αρκετή για την ικανοποίηση των μεταβολικών τους αναγκών. Στους πολυκυττάριους οργανισμούς παρεμβάλλονται δύο πρόσθετα, ισχυρά, συστήματα για την εξυπηρέτηση της ανταλλαγής των αερίων: Ένας εξωτερικός εναλλάκτης αερίων (πνεύμονες και υποστηρικτικά όργανα) και ένα σύστημα μακροδιανομής (καρδιαγγειακό + αίμα και υποστηρικτικά όργανα). Με τα συστήματα αυτά εμπλουτίζεται το εσωτερικό περιβάλλον, από το οποίο τα κύτταρα ανταλλάσσουν αέρια με μηχανισμούς τοπικής διαχύσεως.
Έτσι,
η αναπνοή ολοκληρώνεται σε τέσσερις, οργανωμένες εν σειρά, λειτουργίες, α. τον πνευμονικό αερισμό· β. την οξυγόνωση του αίματος των πνευμονικών τριχοειδών (διάχυση αερίων δια της κυψελιδοτριχοειδικής μεμβράνης)· γ. τη μεταφορά του οξυγονωθέντος αίματος δια της πνευμονικής και συστηματικής κυκλοφορίας και, τέλος, δ. τη διάχυση των αναπνευστικών αερίων προς (ή από) τους περιφερικούς ιστούς. Έκπτωση οποιασδήποτε από τις λειτουργίες αυτές συνεπάγεται διαταραχή της μεγάλης ή μικρής αναπνοής, με αποτέλεσμα ανεπάρκεια ανταλλαγής αερίων, στους περιφερικούς ιστούς.