物质跨膜运输层数的计算
有关物质穿越生物膜层数的计算问题
有关物质穿越生物膜层数的计算问题，是各种考试中经常出现的一类问题。
这类问题学生往往找不到正确的方法而感觉很难。
其实，要解决这个问题，注意以下三个方面就可以了：①正确运用结构与功能相统一的观点，，了解相关的结构特点和生理特点；②掌握相关物质的运行过程，明确该物质的运行需要经过哪些结构；③不要凭空想象，要画一张草图来描述该物质的运行路线，一目了然！试题中有关内容可能涉及到物质穿越生物膜层数的计算的，大致有以下几点：1.在植物叶肉细胞内或者相邻细胞之间的O2和CO2分子运行需要穿过的生物膜的层数。
在同一细胞内，叶绿体产生的O2被线粒体利用至少需要穿过4层膜；在两个相邻细胞间至少需要穿过6层膜。
CO2分子运行相同。
例1：一个叶肉细胞中的从产生处到被消耗处，至少要通过几层膜？（）A. 1层B. 2层C. 4层D. 6层解析：首先分析题意，若产生和被消耗都在同一个细胞，这样通过的膜层数最少，的产生处和被消耗处分别是叶绿体和线粒体，然后根据叶绿体和线粒体都是双层膜来计算，从叶绿体出来通过2层膜，再进入线粒体又通过2层膜，总共4层膜。
答案：C例2：植物根尖成熟区的一个细胞呼吸作用产生的分子进入另一个成熟区细胞的液泡中至少要通过几层膜？（）A. 1层B. 2层C. 4层D. 5层解析：呼吸作用有两种类型，即有氧呼吸和无氧呼吸，但能够产生的是有氧呼吸，有氧呼吸分为三个阶段，依次在细胞质基质、线粒体、线粒体中进行，其中产生的是第三阶段，在线粒体中进行，所以这个分子首先从线粒体出来通过2层膜，再出这个细胞通过1层细胞膜，然后进入另一个细胞，通过1层细胞膜，最后进入液泡通过1层膜，总共5层膜。
答案：D2.小肠绒毛上皮细胞吸收的葡萄糖被组织细胞利用穿越的生物膜层数。
运行路线：穿过小肠粘膜上皮细胞层和毛细血管壁进入毛细血管，随着血液运行到达相应部位，然后穿过毛细血管壁进入组织液，组织细胞从组织液吸收葡萄糖，最后进入线粒体被彻底利用，共需要穿过9层膜。
内环境中的物质交换跨膜层数计算问题
内环境中的物质交换跨膜层数计算问题物质跨膜数量的计算，是试题中经常出现的一种类型题。
不少学生在解答此类试题中明显暴露出很多问题。
该类试题涉及很多知识的支撑，如相关生理过程及经过的生物膜结构等。
解答此类问题应注意：1物质的运输途径。
若氧气或二氧化碳进入通过的途径，常常涉及到生理结构的知识。
2涉及生物膜的问题。
单层的有：细胞膜、液泡膜、内质网膜、高尔基体膜等；双层的有：线粒体和叶绿体膜、细胞核的膜。
其中肺泡壁、毛细血管壁和小肠绒毛壁都是由单层上皮细胞构成的，穿过上皮细胞涉及2层膜结构；无膜的有：核糖体与中心体。
3某些大分子从细胞核中出来，如果核孔，不涉及到穿膜；此外，细胞向外分泌消化酶、抗体，或蛋白类激素的外排作用以及细胞的内吞作用，都可看作是通过0层生物膜。
4 磷脂分子层数=生物膜的数量×2。
5理解至少的含义。
在该类试题中常常涉及到“至少”一词，是为了使答案准确和问题简化起见。
6跨膜中涉及到的物质有：氧气、二氧化碳、葡萄糖、大分子物质如蛋白质等。
经典试题回顾：1 关于气体跨膜运输的问题【例1】人体组织细胞（如骨骼肌细胞）有氧呼吸时需要的C6 H12 O6 和O2 从外界进入该细胞参与反应，各自至少需要通过多少层生物膜（）A 3和4B 4和5C 7和9D 7和11解析：这个物质跨膜数量问题就比较复杂。
先看葡萄糖，机体吸收葡萄糖主要是用于组织细胞的氧化供能；葡萄糖经小肠粘膜上皮进入毛细血管中，形成了血糖。
葡萄糖从小肠进入毛细血管经过4层细胞膜后，还要再穿过一层毛细血管壁上皮细胞（2层膜），进入组织液，再穿过1层组织细胞膜，进入组织细胞，共通过7层生物膜。
再看氧气，首先要知道肺泡膜也是由单层细胞构成的，其次要知道氧进入血液后，要进入红细胞内与血红蛋白结合并运输；三是氧进入组织细胞后，还要再进入线粒体才能被利用，因为有氧呼吸的第三阶段需要氧，而该阶段是在线粒体基质中完成的。
这一复杂的过程可表示为：离开肺泡（2层膜）→进入血管（2层膜）→进入红细胞（1层膜）→运输到组织器官→出红细胞（1层膜）→出血管（2层膜）→进入组织细胞（1层膜）→进入线粒体（2层膜），共计11层生物膜。
浅析物质跨膜运输层数的计算问题
浅析物质跨膜运输层数的计算问题当我们学习到物质跨膜运输方式的时候，同学们问我关于“物质通过生物膜层数”的相关计算，在解答类似问题时，我发现同学们最大的疑惑并不是不知道相关细胞器的层数，而是学生对题目涉及的生物体局部结构不清楚，无从着手分析；其次，对物质是否跨膜还是非跨膜（即膜融合）进出细胞，不能作出正确的判断。
现就跨膜层数问题谈谈我的一些理解：1 解析说明：1.1 单层膜与单层磷脂分子：单层膜是一层单位膜，包含两层磷脂分子，而不是单层磷脂分子。
1层生物膜=1层磷脂双分子层=2层磷脂分子层1.2 跨膜运输与非跨膜运输：前者主要是小分子物质和离子通过自由扩散、协助扩散和主动运输的方式通过生物膜的过程，通过膜结构时，以实际通过膜的层数计算；后者主要指大分子物质通过胞吞、胞吐的方式通过生物膜的过程，物质通过膜的层数为0。
1.3 一层膜与一层细胞：物质穿过一层膜，是指物质通过跨膜运输（自由扩散，协助扩散和主动运输）的方式通过一层膜结构。
物质穿过一层细胞，指的是物质先进入细胞，再排出细胞的过程，通过膜的层数为两层。
1.4 在细胞中，核糖体、中心体、染色体无膜结构；细胞膜、液泡膜、内质网膜、高尔基体膜是单层膜；线粒体、叶绿体和细胞核的膜是双层膜，但物质若从核孔穿透核膜时，则穿过的膜层数为0。
肺泡壁、毛细血管壁和消化道管壁都是由单层上皮细胞构成，即穿过1层细胞则需穿过2层细胞膜（生物膜）或4层磷脂分子层。
2 例题分析：外界空气中的02进入人体骨骼肌细胞被利用，至少要穿过的生物膜层数是（）A.5层B 10层C 11 层D12层图解示法组织细胞与外界环境进行气体交换的整个过程（如图1所示）是通过内环境而间接进行的，整个过程包括外呼吸、气体在血液中的运输和内呼吸3个环节。
经过外呼吸实现了血液和外界环境之间的气体交换；在血液中以氧合血红蛋白的形式进行运输；经过内呼吸实现骨骼肌与内环境之间的气体交换及最后参与有氧呼吸而被骨骼肌细胞所利用。
跨膜运输计算
高等动物体内氧气的吸收和运输过程中的跨膜运输了解氧气的吸收和运输，首先要知道肺泡膜也是由单层细胞构成的；其次要知道氧进入血液后，要进入红细胞内与血红蛋白结合并运输；三是氧进入组织细胞后，还要再进入线粒体才能被利用，因为有氧呼吸的第二阶段需要氧，而该阶段是在线粒体基质中完成的。
图中的①—→②-→③一→④描述的就是这一比较复杂的过程：出肺泡(2层膜)-→进血管(2层膜)-→进红细胞(1层膜)-→运输到组织器官-→出红细胞(1层膜)-→出血管(2层膜)-→进组织细胞(1层膜)-→进线粒体(2层膜)，共计11层生物膜。
【PS】CO2没有进入红细胞的一步，所以其排出体外共穿过10层膜。
高等动物小肠上皮细胞吸收营养并被利用物质过程中的跨膜运输首先要知道小肠粘膜上皮及其周围的毛细血管，都是由单层细胞构成的。
营养物质是在细胞质基质里被氧化分解成丙酮酸再进入线粒体被利用的。
其生理过程是图中的①→②→③；葡萄糖出小肠粘膜（2层膜）-→进毛细血管（2层膜）-→运送到组织细胞-→出毛细血管（2层膜）-→进入组织细胞（1层膜），共计7层膜。
特殊方式的跨膜运输问题①高等动物细胞分泌蛋白从合成、运输到排出细胞外通过膜的层数应为0层，因为大分子物质进出细胞是通过内吞和外排作用，不穿过膜。
②细胞核内外的大分子如蛋白质、酶、信使RNA可通过核孔进出细胞核，这种方式也并未通过膜结构。
③植物叶肉细胞间隙中的水分的蒸腾作用和氧气、二氧化碳从气孔的进出穿过0层生物膜。
④单细胞动物如变形虫的捕食和代谢产物的排出是内吞、胞饮作用和外排作用，通过细胞膜结构的改变而完成的，穿过的生物膜为0层。
⑤高等动物在免疫过程中，体内的吞噬细胞处理抗原和消灭病原体的过程，效应B细胞向外分泌抗体，消化腺分泌消化酶，内分泌腺分泌蛋白类激素的外排作用，都可看作是通过零层生物膜(参看教材中的图解)。
⑥高等动物突触传递过程中神经递质的跨膜运输。
影响物质跨膜运输的因素[精选.]
![影响物质跨膜运输的因素[精选.]](https://img.taocdn.com/s3/m/5ba3eed8b52acfc788ebc938.png)
考点三物质跨膜运输大分子物质进出细胞：（胞吞和胞吐，不属于跨膜运输的方式，与细胞膜的流动性有关，需要消耗能量）胞吞：一些大分子和颗粒性物质，先附着在细胞膜表面，这部分细胞膜内陷形成小囊，这些物质就被包围在小囊内。
然后小囊从细胞膜上分离下来，形成囊泡而进入细胞内部，这种现象叫胞吞。
与胞吞相反，细胞需要外排的大分子，先在细胞内形成囊泡，囊泡移到细胞膜处，与细胞膜融合在一起，并向细胞外张开，把细胞内物质排出细胞外，这种现象叫胞吐。
物质出入细胞的方式被动运输主动运输自由扩散协助扩散图例运输方向高浓度→低浓度一般为低浓度→高浓度特点不需要载体不消耗能量需要载体不消耗能量需要载体需要能量举例O2、CO2、H2O、甘油、乙醇、苯的跨膜运输人的红细胞吸收葡萄糖小肠上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸、无机盐等影响因素细胞膜内外物质的浓度差细胞膜内外物质的浓度差；膜载体种类和数量膜载体的种类和数量；能量（温度、氧浓度）重难点：（影响物质跨膜运输的因素）（1）物质浓度（在一定的范围内）（2）氧气浓度（3）温度【特别提醒】（1）在一定浓度范围内，协助扩散或主动运输速率不再随物质浓度的增大而加快时，主要是因为细胞膜上运输该物质的载体蛋白的数量有限。
主动运输还受细胞内能量供应的限制。
（2）O2浓度是通过影响细胞呼吸产生能量的多少来影响主动运输速率的。
（3）同一种物质进出不同细胞时，运输方式可能不同，如红细胞吸收葡萄糖为协助扩散，小肠细胞吸收葡萄糖则是主动运输。
（4）RNA和蛋白质等大分子物质进出细胞核，是通过核孔，而不是胞吞、胞吐。
（5）Na＋、K＋等无机盐离子一般以主动运输进出细胞，但也可以通过协助扩散或离子通道进出细胞。
物质跨膜运输透过膜层数的相关计算方法（1）叶绿体中的O2到达相邻细胞的线粒体中被利用通过膜的层数：6层（2）线粒体产生的CO2到达相邻细胞的叶绿体中被利用通过膜的层数：6层（3）动物消化道吸收的葡萄糖到达体内出消化道细胞外的其他组织细胞中被利用最少需要穿过膜的层数：（4）肺泡内的O2到达肺泡以外的其他组织细胞被利用穿过的膜层数：（5）分泌蛋白的排出或大分子物质欲颗粒物质进入细胞通过膜层数：0层（6）细胞核内的RNA进入细胞质、细胞质中的蛋白质进入细胞核都通过核孔，通过膜的层数：0层例1.葡萄糖经小肠黏膜上皮进入毛细血管，需穿透过的磷脂分子层数是（）人体组织细胞（如骨骼肌细胞）有氧呼吸时需要的O2从外界进入该细胞参与反应，至少需要生物膜的层数是（）例3.例4.最新文件仅供参考已改成word文本。
物质穿越膜层数的计算问题
计算某物质代谢中进入细胞所通过的膜的层数或磷脂双分子层数，一定要弄清物质在体内的运行路线，结合各部分结构和相应功能便可作答。
注意物质进入毛细血管，穿过毛细血管壁和氧气或二氧化碳穿过肺泡壁时都要经过两层细胞膜。
一、穿膜层数的计算问题常涉及的知识点1层生物膜=1层磷脂双分子层=2层磷脂分子层（1）常涉及到的细胞结构的膜的层数：线粒体和叶绿体均为2层膜，液泡、细胞膜均为1层膜、核糖体、核膜上的核孔均为0 层膜等。
（2）常涉及到结构和细胞：红细胞；肺泡壁、毛细血管壁、毛细淋巴管壁、小肠粘膜上皮、肾小囊壁、肾小管壁细胞等均为单层上皮细胞，物质在穿越这些细胞时均穿越了两层细胞膜。
（3）常涉及到的生理过程：营养物质的吸收、分泌蛋白的合成与分泌、泌尿、血液循环、神经传导、光合作用、呼吸作用等。
二、穿膜问题典型题例析1.动物体内氧气的吸收、运输和利用过程中的穿膜问题例1.空气中的02被吸收到人体内参加细胞的有氧呼吸，这一过程中02共穿过( )A.7B.9C.1lD.13解析：呼吸的全过程分为五个环节：肺的通气；肺泡处的气体交换；气体在血液中的运输；组织处的气体交换；氧气在细胞内的利用。
呼吸全过程的三个连续环节①肺的通气：此过程中02没有穿膜行为，而是通过呼吸道直接进入肺泡；②肺泡处的气体交换：此过程02需穿过肺泡壁、毛细血管壁及红细胞的细胞膜，最终进入红细胞中与血红蛋白结合成氧合血红蛋白，其中肺泡壁和毛细血管壁都是由一层上皮细胞围成，因此在此过程中02共需穿过5层膜；③气体在血液中的运输：此过程中02始终以氧合血红蛋白的形式随血液运往全身各处，没有出红细胞，因而没有穿膜行为；④组织处的气体交换：此过程中02需从红细胞出来，穿过毛细血管壁进入组织细胞中，依据上面的分析，此处共需穿过4层膜；⑤氧气在细胞内的利用：02进入组织细胞后，还需进入线粒体内才能参与有氧呼吸过程，线粒体是双层膜细胞器，因此此过程中02需穿过2层膜。
关于生物膜层数的计算问题
关于生物膜层数的计算问题作者：郑红冠来源：《读写算》2013年第43期物质出入细胞跨膜层数的计算问题属于生物学的微观领域。
通常看不到摸不着内容抽象，并且涉及的知识点多，广泛地分布在相应地各章节中。
因此，学生在学习中不容易掌握和应用。
根据自己多年地教学经验，有关跨膜层数的计算问题总结如下。
并且为了便于学生理解，讲解此类习题时一定要画图（化抽象为具体）。
一，细胞内的跨膜层数的计算方法：总结各种细胞器的生物膜层数，单层膜的细胞器有内质网，高尔基体，液泡，溶酶体；双层膜的细胞器有线粒体，叶绿体；无膜结构的细胞器有核糖体，中心体。
根据所求物质地运动情况，计算穿过细胞器的生物膜层数之和。
例1.如果一分子二氧化碳从叶肉细胞的线粒体基质中扩散进入同一细胞的叶绿体基质中，那么这个二氧化碳分子穿过的膜的层数至少是：（A）A.4B.6C.7D.8解析：至少是排除这一二氧化碳分子穿过其它细胞器的膜。
因為线粒体，叶绿体各双层膜所以选A。
二.细胞间的跨膜层数的计算方法：物质所在细胞的细胞膜及经过的细胞器膜加上相应细胞的细胞膜及经过的细胞器膜之和。
例2一个成熟区的细胞呼吸作用产生的H2O分子进入另一个成熟区细胞的大液泡中至少要经过（ A ）层膜。
A.5B.3C.10D.6解析：细胞呼吸作用产生H2O是有氧呼吸的第三阶段，场所是线粒体内。
因此计算的生物膜层数为：本细胞的细胞膜+线粒体膜+进入细胞的细胞膜+液泡膜。
至少是除线粒体，液泡以外的其它细胞器不计算在内。
答案选A。
三，涉及消化吸收的跨膜层数的计算方法：消化吸收的场所是消化道（人和高等动物）。
物质从消化道进入相应器官的组织细胞首先要穿过消化道壁的上皮细胞，毛细血管壁细胞，然后通过血液循环出毛细血管壁细胞，最后到达组织细胞。
例3.食物中的葡萄糖经消化道吸收到达肝脏细胞内穿过的生物膜层数至少是：（C）A.5B.6C.7D.8解析：葡萄糖进消化道壁细胞经过一层细胞膜，出消化道壁细胞经过一层细胞膜共两层，同理穿过毛细血管壁细胞两层，通过血液循环穿过毛细血管壁细胞两层，肝脏细胞膜一层总共七层。
物质跨膜运输时的穿膜层数问题
物质跨膜运输时的穿膜层数问题题大招适用题型【例】如图为小肠绒毛细胞与内环境之间的物质交换示意图，下列说法正确的是（）A ．葡萄糖进入1的方式是协助扩散B ．3内液体渗透压过高可引起组织水肿C ．由2携带的氧到组织细胞内被利用，至少需要经过6层生物膜D ．5内液体含有的蛋白质与3内一样多识别标志操作步骤判断物质在运输过程中跨膜的层数。
常见于必修一跨膜运输、必修二神经递质的释放，必修三内环境中的O 2、CO 2和葡萄糖的跨膜运输。
1.穿膜层数的计算问题常涉及的知识点1层生物膜=1层磷脂双分子层=2层磷脂分子层（1）常涉及到的细胞结构的膜的层数线粒体和叶绿体均为2层膜，液泡、细胞膜均为1层膜、核糖体、核膜上的核孔均为0层膜等。
（2）常涉及到的结构和细胞：红细胞、肺泡壁细胞、毛细血管壁细胞、毛细淋巴管壁细胞、小肠粘膜上皮细胞等均为单层上皮细胞，物质在穿越这些细胞时均穿越了2层细胞膜（3）常涉及到的生理过程：营养物质的吸收、分泌蛋白的合成与分泌、血液循环、光合作用、呼吸作用等。
题物质跨膜运输时的穿膜层数问题大招操作步骤2.穿膜问题典型类型的分析从外界进入人体组织细胞并被利用（1）O2从图可知，O穿过肺泡壁（一层上皮细胞）、毛细血管壁（一2层上皮细胞）及红细胞膜，共计5层生物膜，才能与血红蛋白结进入组织细胞要透合；从图3可知，经过组织里的气体交换，O2过红细胞膜，毛细血管壁（一层上皮细胞）和一层组织细胞膜最终要进入线粒体参与有氧呼吸，（共计4层生物膜），再加上O2而线粒体是具有双层膜的细胞器，故共合计6层膜。
由此可知，外界空气中O进入人体组织细胞被利用，至少要穿过的生物膜2层数是11层。
题物质跨膜运输时的穿膜层数问题大招操作步骤（2）血浆中的葡萄糖分子进入组织细胞如图所示，葡萄糖首先要先穿过毛细血管壁进入组织液，毛细血管壁由一层上皮细胞组成，所以葡萄糖穿过这层细胞即穿过2层细胞膜，再进入组织细胞共穿过3层细胞膜。
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物质跨膜运输层数的计算
物质跨膜运输层数的计算，在高考试题中经常出现，因为这类题目需要把握较多的知识点，综合性较强，而现在的理综高考试题题量少，需要通过这一类型的试题来考察学生生物知识掌握的覆盖面。
考查时大多与物质运输方式、细胞的代谢特点相结合，考查的形式既有选择题也有非选择题。
鉴于该类型题目的特点，知识的掌握和综合运用能力如果不到位，学生很容易出现错误。
下面就这一类型题目做以下几点复习建议。
一、强化基础知识的牢固掌握
这一类型题目需要把握的知识比较多，因此要想很好地解决这一难点，基本知识的掌握是必不可少的，这些知识主要包括以下几点：
1.掌握各种膜结构
（1）单层膜结构包括
细胞膜、液泡膜、内质网膜、高尔基体膜和溶酶体膜。
（2）双层膜结构包括
线粒体膜、叶绿体膜和核膜。
此外，还必须注意
核膜上有核孔，物质进出核孔时不穿过膜结构，同时小分子物质可以通过核膜进出细胞。
2.掌握各种生物的结构特征
人体的内环境特点、原核生物只有细胞膜病毒无膜结构等。
3.掌握所研究物质的特点
学会区分大分子物质和小分子物质，大分子物质运输则不跨膜，运输方式属于胞吞或胞吐，若是小分子物质或离子，则主要是跨膜运输。
4.把握物质运输的具体路线
画出物质依次经过的各种结构，计算所经过的生物膜层数或磷脂双分子层数（膜层数的两倍）。
二、注意物质跨膜运输的类型归纳
1.物质在细胞内不同细胞器之间的跨膜分析
（1）线粒体与叶绿体之间的跨膜
线粒体和叶绿体均为双层膜结构，因此二者之间的跨膜运输层数为4层。
如图所示（a为O2，b为CO2，由产生场所到利用场所共跨4层膜）。
（2）分泌蛋白合成和分泌过程中的跨膜问题
分泌蛋白的合成过程是必修1教材中极为重要的一个知识点，涉及的知识可以有很多，比如跨膜运输、蛋白质合成和基因表达等等。
①内质网上的核糖体合成肽链后直接进入内质网中加工，不跨膜。
②蛋白质在内质网中完成初步加工后，经“出芽”形成囊泡与高尔基体融合，不跨膜。
③高尔基体对蛋白质进一步加工后，成熟蛋白也以囊泡形式分泌，并与细胞膜融合，以胞吐方式分泌出细胞，整个过程均不跨膜。
从以上3点可以看出，分泌蛋白的合成和分泌过程是不跨膜的，也就是跨膜层数为0。
这一点可以推至胞吞胞吐方式都是类似道理，不属于跨膜运输，跨膜层数为0。
2.物质在细胞之间的跨膜分析
这一方面主要是考察人体细胞之间的跨膜运输，其他哺乳动物类似。
因此主要要求掌握血浆、组织液和淋巴等内环境中细胞之间的跨膜分析。
（1）掌握人体几种单层细胞结构
人体中有很多由单层细胞构成的特殊结构，如毛细血管、小肠绒毛、毛细淋巴管、肺泡、肾小球和肾小管等，这些单层细胞的结构有利于物质交换，物质透过这些单层细胞结构时，要经过两层细胞膜（进入1层，出来1层）。
（2）物质在血浆和组织液之间进行跨膜运输
营养物质、氧气等物质从血浆进入组织液，尿素、代谢废物等物质从组织液进入血浆，需要经过组织处的毛细血管，至少要跨毛细血管壁（共2层细胞膜）。
（3）物质在组织液和细胞之间进行跨膜运输
物质由组织液进入细胞的跨膜，要分析该物质具体在细胞中被利用的场所，然后计算出跨膜层数。
如上图葡萄糖利用的场所是细胞质基质，因此组织液中的葡萄糖只跨1层膜，进入细胞质基质即被利用。
氧气利用的场所在线粒体内膜上，它要跨3层膜，进入线粒体中被利用。
物质从细胞中出来进入组织液道理与物质进入细胞一致。
3.体外环境与血浆之间的跨膜分析
物质由体外环境（肺泡、小肠等）进入血浆，或者由体内环境渗出体外环境至少要跨1层上皮细胞和1层毛细血管壁细胞，即要跨4层膜，才能进入到血浆或体外环境中。
物质进入血浆后，由循环系统转运到全身各处，该过程是不跨膜的。
注意特殊细胞的物质交换，比如血细胞、淋巴细胞等，这些细胞直接在血浆中或者淋巴中进行物质交换。