산소는 신진대사에 필수적인 요소이며 공기를 호흡하여 얻는다. 산소는 부분압의 차이에 의해 자연스럽게 폐에서 혈액으로 이동하고 다시 인체 각 조직으로 전달된다. 그러나 질소와는 달리 산소는 조직에 전달되면서 즉시 신진대사에 활용되어 조직에 축적되지 않기 때문에 한쪽 방향으로만 전달된다.
신진대사는 세포에서 인체에 필요한 연료를 “태우기”위해 산소를 사용하고 부산물로 이산화탄소를 생산한다. 이 때 조직 내의 용해된 이산화탄소의 부분압은 폐 속의 이산화탄소 부분압보다 높아진다. 따라서 이산화탄소는 조직에서 혈액을 통해 폐로 배출된다.
물은 신진대사의 또 다른 부산물로 배뇨를 통하여 체외로 배출된다. 그러나 이 때 인체의 호흡 충동은 산소의 부족에 의해서 발생하지 않고 혈액 내의 이산화탄소 축적에 의해 자극을 받는다. 인체의 이산화탄소는 운동량에 따라 폭넓게 변한다. 운동량이 증가하면 신진대사가 활발해지고 이산화탄소의 배출이 증가하게 된다.