物质跨膜运输是高中生物教学的重点和难点，物质的跨膜运输靠细胞膜的选择而进出细胞；抗体、消化酶等大分子化合物分泌到细胞外，以及病毒等病原体入侵细胞等过程通过胞吞和胞吐作用而实现，它们都靠细胞膜的流动性；而固醇类激素通过自由扩散进入靶细胞的核内。我们已经习惯了用以上思维方式来分析物质跨膜运输机制，但用这种方式不能解释物质跨膜运输的一切现象。例如高中生物必修②第5章第3节“人类遗传病”这个题目中产前诊断的手段有“检查孕妇血细胞”的方法，我们的目的是诊断胎儿是否患有遗传病，为什么检查孕妇的血细胞？看起来这个问题给人错觉。其实像这样的例子每一册生物学教科书中经常遇见，又如除水分子外细胞膜选择透过的离子和氨基酸等小分子有机物的跨膜方式，植物细胞壁的形成等问题不能跨膜方式进行解释；更加难以解释的是骨髓里产生的血细胞进入循环系统，血管和淋巴管内的淋巴细胞进入组织液，分泌细胞的分泌作用等。
通过检查孕妇血细胞可以产前诊断胎儿是否患有某种遗传病或先天性疾病，还可以判别胎儿的性别，这是无创胎儿诊断的有效措施。这里出现一个问题，也就是检查的细胞是孕妇的血细胞还是胎儿的细胞？按照诊断的目的来说检查的应该是胎儿细胞，但化验的血样本是来自孕妇的血液循环系统，从孕妇的血样中筛出胎儿的细胞并能诊断胎儿吗？答案是：能。
母亲和胎儿的血循环是碰不到的，那么孕妇血液中的胎儿细胞和它的成分从何而来？
原来妊娠期间滋养层细胞、胎儿的淋巴细胞、粒细胞、有核红细胞通过胎盘进入母体的血循环系统。母儿循环系统虽然在胎盘接触但是独立的，胎儿的以上细胞通过胎盘的什么结构进入母血呢？为此首先要了解胎盘的结构及其中血管的分布特点。
受精卵发展到囊胚期时胚胎的细胞开始分化，囊胚腔中的内细胞团的细胞将来发育成胎儿的组织和器官，而滋养层细胞发育成胎盘，胎盘是胎儿与母体之间交换营养物质和废物的场所；胎盘由胎儿部分的羊膜、绒毛膜以及母体部分的底蜕膜组成，其中绒毛膜里面分布着母亲的动静脉和通过脐带而来的胎儿的动静脉，这些血管在那里多次分支形成许多毛细血管；毛细血管壁由一层内皮（上皮）细胞组成，外面有一薄层基膜，具有极大的通透性；胎盘的滋养层细胞可直接脱落并穿过母亲的毛细血管壁进入母体外周血循环，胎儿的粒细胞、淋巴细胞、有核红细胞都能够穿过绒毛膜毛细血管壁的上皮细胞之间，并进入绒毛膜小叶间隙，然后从那里同样穿透绒毛膜里的母亲毛细血管壁进入母体外周血循环
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总而言之，以上细胞穿过胎儿和母亲毛细血管壁的上皮细胞之间，而不是通过细胞膜；这个过程中完全靠细胞膜的流动性；因此孕妇血液中可以查出滋养层细胞和胎儿上述的细胞。
至于血细胞来说骨髓中产生的血细胞穿过骨髓中的毛细血管壁和毛细淋巴管壁进入自己的外周血循环，血细胞无论进入什么地方都穿过组成毛细血管壁或毛细淋巴管壁的上皮细胞之间，而不是通过细胞膜，以上过程中细胞膜的流动性起着决定性作用。
滋养层细胞和胎儿上述细胞的一部分穿过绒毛膜毛细血管壁的过程中凋亡，又有一部分细胞在母体内受不太强烈的母体免疫系统的攻击裂解死亡，或者那些细胞中的溶酶体释放多种水解酶使细胞裂解死亡，在化验室将母亲的血样本放入低渗溶液快速离心也使细胞裂解死亡；在这个过程中以上细胞释放胎儿的染色体，DNA和RNA等成分，但它们不通过细胞膜；这些成分为检测胎儿的染色体或DNA（基因）、RNA，从而使胎儿无创诊断创造便利。
细胞膜的选择透过性与它的成分和结构有密切的关系。水分子通过自由扩散方式进出细胞，但不是通过细胞膜的磷脂双分子层而且通过蛋白质部分，虽然磷脂分子的头部是亲水性，但尾部是疏水性的，不让水分子通过，水分子通过水孔蛋白；大家认为水分子会不会通过蛋白质自身进出细胞的？不会的，这个蛋白质贯穿于磷脂双分子层，它为水分子的进出形成一个通道，不起载体的作用；水分子进出的方向由细胞膜两侧亲水性的溶质微粒数目来决定。
细胞膜选择吸收的离子以主动运输方式进出细胞，又自由扩散方式进出细胞。下面以神经纤维的膜电位变化为例研究例子运输的不同方式。
在神经细胞内外K+浓度比为30：1，而Na+浓度比为1：8，K+离子主要集中在膜内，而Na+主要集中在膜外。膜电位静息时，细胞膜对K+的通透远远大于Na+，因此K+顺浓度梯通过自由扩散流向膜外，而Na+没有那么容易扩散到膜内，于是膜外聚集较多的K+和Na+等正离子，膜内由于有机负离子含量多，膜电位出现外正内负状态，随着静息电位接近峰值K+难以外流；当神经细胞被刺激产生兴奋时细胞膜对Na+具有通透性，即Na+顺浓度梯度迅速向膜内自由扩散，而K+外流减慢，这导致向膜内聚集较多的K+和Na+等正离子，在膜外本来是CI-含量多，于是膜电位变为内正外负状态产生动作电位；随着动作电位值接近峰值逐渐阻止Na+内流；然后静息电位开始恢复，这时按照逆浓度梯K+开始内流而Na+外流，这才是主动运输过程；接着膜电位逐渐变为外正内负。CI-由于被膜内带负电荷的有机大分子排斥不能内流所以聚集在膜外；这种机制只存在人、动物体细胞和细菌，其他生物尚未被发现。
核苷酸通过细胞膜或核膜，线粒体膜，叶绿体膜的方式与细胞膜的选择透过性相同。
纤维素合成在植物细胞膜：在植物细胞分裂的末期从高尔基体形成小泡，小泡包裹果胶，半纤维素等物质逐渐集合到正要分裂的母细胞中央的赤道面上，这时小泡的膜联在一起变成两个子细胞的膜，并把母细胞的原生质体分开，接着各个小泡内的果胶，半纤维素被释放到正在形成的两个子细胞膜之间变成细胞板，并参与细胞壁的形成，这时以上成分不会通过膜结构；植物细胞生长发育的早期细胞膜快速合成纤维素，细胞膜上有维素合成酶复合体，这个酶将蔗糖水解成葡萄糖和果糖，如然后将葡萄糖聚合成纤维素，纤维素进入两个子细胞膜之间，与果胶和半纤维素一起形成细胞壁；实际上这个过程中植物细胞不分泌纤维素，也不会发生纤维素的跨膜现象。
