红细胞对O2和CO2的运输与膜的性质有关。氧是一种小分子，它能够自由扩散通过红细胞膜进入红细胞内，并被血红蛋白结合。红细胞膜的这种性质使得红细胞能够从肺中摄取氧，因为在肺毛细管中O2的压力高，O2就很容易透过红细胞膜进入红细胞；又由于肺毛细管中CO2的压力很低，红细胞中的CO2就会释放出来。红细胞从肺组织中获得O2后通过循环系统进入体毛细管，在体毛细管中由于O2的压力低、CO2压力高，O2就会从红细胞中释放出来，而CO2则会进入红细胞。由于气体CO2难溶于水溶液，进入红细胞后就难以溶解到红细胞的细胞质中。这要依赖于红细胞质中的碳酸酐酶(carbonicanhydrase)，它可将CO2转变成水溶性的碳酸氢根阴离子(HCO3-)。水溶性的碳酸氢根阴离子通过红细胞膜中的带3蛋白，同Cl-离子进行交换排出红细胞，所以将带3蛋白称为阴离子交换蛋白。