A própria morfologia das plantas facilita as trocas gasosas:

• as distâncias percorridas pelos gases são pequenas, porque a maioria das camadas de células vivas se encontra junto à superfície – mesmo nos caules as células interiores encontram-se mortas e servem apenas de suporte e para o transporte de substâncias e é nas camadas superficiais onde se encontram as células vivas
• a maioria das células vivas estão pelo menos parcialmente expostas ao ar – a organização celular do parênquima nas folhas, caules e raízes possibilita um sistema de espaços intercelulares preenchidos com ar, permitindo uma difusão muito mais célere dos gases respiratórios do que se os espaços intercelulares estivessem preenchidos por água.
• quer o oxigénio quer o dióxido de carbono atravessam a parede celular e a membrana plasmática das células por difusão – a difusão do CO₂ pode ainda ser facilitada pela presença de canais membranares – aquaporinas

Respiração ao nível das raízes e caules

Nos caules e nas raízes quando as células da camada fibrosa deixam de estar ativas, as paredes celulares da periderme ficam suberizadas, pela acumulação de suberina, uma substância que torna as paredes impermeáveis a líquidos e gases (caso da cortiça nos sobreiros) o que protege os tecidos subjacentes. Em algumas zonas, no entanto, não ocorre suberificação do tecido e esses poros (figura 1) denominados lentículas permitem trocas gasosas com o exterior.

Respiração ao nível das folhas

As trocas gasosas ocorrem através de estruturas chamadas estomas. Os estomas controlam as trocas gasosas entre a planta e o meio exterior, abrindo ou fechando o ostíolo. Normalmente, os estomas permanecem abertos durante o dia – para a respiração e transpiração – e fecham à noite. A abertura e o fecho dos estomas é condicionado por alterações de turgescência das células estomáticas, que possuem uma estrutura diferente da das células vizinhas (figura 2) – com numerosos cloroplastos e um espessamento da parte da parede celular que delimita o ostíolo relativamente às paredes adjacentes às células vizinhas. O afastamento ou a aproximação das células estomáticas com o aumento ou diminuição da turgescência das células, permite a abertura ou fecho dos ostíolos.

Mecanismo de abertura e fecho dos estomas

O aumento da pressão osmótica nas células estomáticas é causada pelo transporte ativo secundário de iões potássio (K⁺) para o interior das células. A elevada concentração de K⁺ nas células estomáticas faz aumentar a pressão osmótica no interior das células o que faz com que a água passe por osmose das células vizinhas para o interior dessas células. O aumento do volume de água causa uma maior pressão de turgescência sobre as paredes das células, que ficam túrgidas, e consequentemente o ostíolo abre. Quando o transporte ativo de K⁺ para, os iões saem das células estomáticas por difusão, levando à saída da água e a uma diminuição da turgescência com o fecho dos ostíolos.

A concentração de CO₂ nos espaços intercelulares dos tecidos foliares também condiciona a abertura e fecho dos estomas. A diminuição da concentração de CO₂ nos espaços intercelulares está, normalmente, associada à ocorrência fotossíntese (ver fotossíntese). Outros fatores que podem afetar a abertura e fecho dos estomas são a humidade, o vento e a quantidade de água no solo, sempre através da alteração da turgescência das células estomáticas. O excesso de humidade junto às folhas inibe a saída de água pelos estomas pois não há diferença de concentração de vapor de água dentro e fora das folhas, embora os estomas estejam abertos não há transpiração mas há trocas de outros gases como o O₂ e o CO₂. O vento ajuda à saída de água mantendo baixa a concentração de vapor de água junto às folhas mas, se em excesso, os estomas fecham por proteção. Se a quantidade de água no solo não for suficiente, os estomas também fecham para impedir perdas extras de água por transpiração.