個(gè)人檔案
姓名：楊福愉
性別：男
出生年月：1927年10月30
國籍：中國
朝代：現(xiàn)代
籍貫：鎮(zhèn)海
民族：漢族
身份：生物學(xué)家
生平簡介
1927年10月30日生，祖籍鎮(zhèn)海駱駝。
1946年畢業(yè)于上海市南洋模范中學(xué)，
1950年畢業(yè)于浙江大學(xué)化學(xué)系，獲學(xué)士學(xué)位。
1960年獲蘇聯(lián)莫斯科大學(xué)生哲學(xué)博士學(xué)位。
1991年當(dāng)選為中國科學(xué)院生物物理所研究員，生物大分子國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室學(xué)術(shù)委員會主任。
1950年，楊福愉在浙江大學(xué)畢業(yè)前夕，他的畢業(yè)論文指導(dǎo)老師、系主任王葆仁教授問他，畢業(yè)后愿不愿意去中國科學(xué)院貝時(shí)璋教授那里進(jìn)行生物學(xué)研究。雖然在大學(xué)期間曾選修過普通生物學(xué)，但在選修有機(jī)化學(xué)時(shí)聽老師扼要介紹過貝時(shí)璋教授對米蝦眼柄激素的研究，感到搞生物學(xué)研究對所學(xué)的有機(jī)化學(xué)有用武之地，加上解放后剛建立的向往，楊福愉就進(jìn)入了實(shí)驗(yàn)生物所。這一進(jìn)門，就是半個(gè)世紀(jì)。
開始研究的米蝦也稱草蝦，它的雙眼由一個(gè)柄相互連接。草蝦通過眼柄激素的分泌能使上皮色素細(xì)胞收縮從而來調(diào)控體色以適應(yīng)環(huán)境光強(qiáng)的變化。這項(xiàng)研究首先要求從眼柄中分離、純化激素，而每只草蝦的眼柄只有幾十毫克。這個(gè)課題不僅需要扎實(shí)的生物學(xué)基礎(chǔ)，還需要分離、純化的化學(xué)和物理學(xué)概念。楊福愉認(rèn)識了多學(xué)科交叉發(fā)展生物學(xué)的重要性。
1960年，楊福愉從蘇聯(lián)回到中國科學(xué)院生物物理研究所。從開始創(chuàng)建以及在以后的發(fā)展過程中，這個(gè)所一直貫徹多學(xué)科交叉發(fā)展生物學(xué)的思想，全所擁有生理、生化、核物理、數(shù)學(xué)、電子等幾十個(gè)專業(yè)，形成了一支多“兵種”的科技隊(duì)伍。
自六十年代起，楊福愉長期從事線性體膜結(jié)構(gòu)與功能的研究，七十年代至今致力于生物膜膜脂-膜蛋白相互作用的研究，取得了許多重要成果。楊福愉還注重聯(lián)系國計(jì)民生進(jìn)行基礎(chǔ)研究。在農(nóng)業(yè)方面，用“勻漿互補(bǔ)法”代替“線性體互補(bǔ)法”來預(yù)測谷子等農(nóng)作物的雜種優(yōu)勢獲理想效果。在醫(yī)學(xué)方面通過參加云南楚雄克山病綜合考察，提出“克山病是一種心肌線粒體病”的觀點(diǎn)，這不僅對克山病發(fā)病機(jī)理的研究，而且對克山病的防治都有重要意義。
楊福愉還是中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等8個(gè)學(xué)術(shù)委員會委員，《中國生物物理學(xué)報(bào)》、《BIOSCIENCEREPORTS》等10種中、外學(xué)術(shù)期刊的主編或編委，多次獲得國家自然科學(xué)獎、科學(xué)院科技進(jìn)步獎和衛(wèi)生部科技進(jìn)步獎等獎勵(lì)。
個(gè)人榮譽(yù)
1960年獲前蘇聯(lián)莫斯科大學(xué)生物系哲學(xué)博士（Ph.D）�，F(xiàn)任中國科學(xué)院生物物理所研究員。博士生導(dǎo)師，中國科學(xué)院院士，《生物大分子國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室》學(xué)術(shù)委員會主任。
任《中科院生化所分子生物學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室》，《中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室》，《中科院有機(jī)所生命有機(jī)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室》，《生物膜與膜工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室》，《中國預(yù)防醫(yī)學(xué)科學(xué)院微量元素開放實(shí)驗(yàn)室》學(xué)術(shù)委員。
任《生物物理學(xué)報(bào)》主編，并為《中國生化與分子生物學(xué)報(bào)》付主編，《實(shí)驗(yàn)生物學(xué)報(bào)》、《中國地方病學(xué)雜志》等雜志的編委。
研究領(lǐng)域
自60年代起長期從事線粒體和生物膜結(jié)構(gòu)與功能的研究，側(cè)重探索膜脂-膜蛋白的相互作用。發(fā)現(xiàn)Mg2+對線粒體H+-ATP酶重建于脂質(zhì)體具有關(guān)鍵作用，提出Mg2+通過改變膜脂流動性影響H+-ATP酶的結(jié)構(gòu)與活性模型，為膜脂物理狀態(tài)影響膜蛋白的結(jié)構(gòu)與功能提供一個(gè)清晰的實(shí)例。在此基礎(chǔ)上開展跨膜Ca2+梯度調(diào)節(jié)膜蛋白的構(gòu)象與活性的研究。發(fā)現(xiàn)微量元素硒對人紅細(xì)胞膜骨架有直接的穩(wěn)定作用。發(fā)現(xiàn)神經(jīng)節(jié)苷脂GM3，GM1對肌漿網(wǎng)膜Ca2+-ATP酶構(gòu)象與活性的調(diào)節(jié)有相互的拮抗作用。目前研究興趣尚有：膜蛋白三維結(jié)構(gòu)的解析，細(xì)胞凋亡過程中線粒體內(nèi)細(xì)胞色素c的釋放與脫血紅細(xì)胞色素c跨膜運(yùn)送的機(jī)理等。在國內(nèi)、外發(fā)表論文180余篇，曾獲國家自然科學(xué)獎、中科院自然科學(xué)獎、衛(wèi)生部科技進(jìn)步獎、何梁何利科技進(jìn)步獎等多項(xiàng)。培養(yǎng)碩士、博士40余名，兩名博士生曾獲中科院院長特別獎，其中一名獲1999年首屆全國100篇優(yōu)秀博士論文獎。
榮獲獎項(xiàng)
1986，提出Mg2通過改變+>-ATP酶的構(gòu)象與活性的模型；
1987，提出“克山病是一種心肌線粒體�。∕itochondrialCardiomyopathy”的觀點(diǎn)；
1993，提出并證明硒具有穩(wěn)定紅細(xì)胞膜的直接作用；
1985，用“勻漿互補(bǔ)法”替代“線粒體互補(bǔ)法”預(yù)測農(nóng)作物雜種優(yōu)勢。
1995，跨膜Ca<u20192+>梯度與膜蛋白的功能(綜述)，生物科學(xué)報(bào)告，英國；
1983，線粒體H+-ATP酶重建體系中膜脂－膜蛋白相互作用中Mg2+的作用，生物化學(xué)與生物物理學(xué)報(bào)，荷蘭；
1993，二價(jià)金屬離子與生物膜膜脂－膜蛋白的相互作用(綜述)，生物科學(xué)報(bào)告，英國；
1987，克山病是一種“心肌線粒體病”，實(shí)驗(yàn)生物學(xué)報(bào)，中國；
1996，V92A突變改變了雞心脫輔基細(xì)胞色素C分子的折疊性質(zhì)及其與磷脂的相互作用，Biochemistry,USA，美國。授獎情況:1995，微量元素硒對人紅細(xì)胞膜骨架的穩(wěn)定作用，自然科學(xué)獎,二等，中國；科學(xué)院；
1989，Mg（Ⅱ）影響線粒體H（Ⅰ）-ATP酶重建的研究，自然科學(xué)獎,三等，國家科學(xué)技術(shù)委員會；1986，Mg（Ⅱ）對重建線粒體H（Ⅰ）-ATP酶的研究，中國；科學(xué)院，科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎,二等；1986，勻漿互補(bǔ)法預(yù)測農(nóng)作物雜種優(yōu)勢，科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎,三等，中國；科學(xué)院。
訪談實(shí)錄
郭桐興：各位觀眾，大家上午好！歡迎大家來到院士訪談。今天我們非常榮幸地請到了中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)院生物物理所生物大分子國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室名譽(yù)主任，曾任中國科學(xué)院生物物理所學(xué)位委員會主任，中國科學(xué)院生物物理所副所長，生物大分子國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室學(xué)術(shù)委員會主任，北京生物化學(xué)與分子生物學(xué)學(xué)會理事長，中國生物化學(xué)與分子生物學(xué)學(xué)會副理事長，長期從事生物膜研究的我國著名的生物化學(xué)家楊福愉院士，楊老師您好！
楊福愉：網(wǎng)友好。
郭桐興：歡迎您。
楊福愉：各位觀眾大家早上好！很高興有機(jī)會在這個(gè)平臺上跟大家進(jìn)行一些交流。今天我談的是生物膜。
郭桐興：首先我們想請您介紹一下，什么是生物膜？
楊福愉：我談的生物膜不是一般的塑料薄膜或者是其他的人工模，而是生物膜。什么叫生物膜呢？恐怕還得從我們生命最基本的單位細(xì)胞談起。大家看這張片子，這是細(xì)胞的一個(gè)模型，左邊是動物細(xì)胞，右邊是植物細(xì)胞，大家看到中間的是一個(gè)細(xì)胞核，內(nèi)部還有好多細(xì)胞，比如線粒體等等。每一種細(xì)胞外面都有一層膜，我們一般叫做細(xì)胞膜，或者叫細(xì)胞質(zhì)膜。沒有這層膜就不稱之為細(xì)胞，所以一個(gè)細(xì)胞一定要有一個(gè)內(nèi)在的恒定的環(huán)境。除了外面有一層細(xì)胞膜以外，大家可以看到內(nèi)部還有好多個(gè)膜的結(jié)構(gòu)，比如細(xì)胞核有核膜，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)有膜的機(jī)構(gòu)，線粒體有兩層膜，還有其他的等等都是有膜的結(jié)構(gòu)來形成這種細(xì)胞體。所以說細(xì)胞內(nèi)也有非常豐富的膜的結(jié)構(gòu)。
郭桐興：不是單純的，細(xì)胞外面那層膜才是生物膜？
楊福愉：對，生物膜是外面的細(xì)胞膜，加上細(xì)胞內(nèi)的細(xì)胞膜體系，總的叫細(xì)胞膜，也可以說生物膜是細(xì)胞的一個(gè)基本結(jié)構(gòu)。
郭桐興：您給我們介紹一下生物膜對生命科學(xué)的重要性是什么？
楊福愉：剛才已經(jīng)說了，細(xì)胞是生命的基本結(jié)構(gòu)與功能單位，而生物膜又是細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)。我們知道，一個(gè)細(xì)胞里面有千千萬萬的大分子，小分子，大分子比如說核算、碳水化合物等等，小分子也有很多，比如鋅、鎂等等。細(xì)胞不是一個(gè)口袋，里面長了很多很多大大小小的分子，那無序了，而細(xì)胞需要一個(gè)有序的反應(yīng)和變化。我們說細(xì)胞不是無序的，里面大大小小裝了很多。
郭桐興：是有規(guī)律的？
楊福愉：對，生物膜就是細(xì)胞內(nèi)這種分子進(jìn)行有序反應(yīng)提供了一個(gè)結(jié)構(gòu)技術(shù)。這些膜可以排列，可以有序地進(jìn)行一些反應(yīng)。第二，膜的結(jié)構(gòu)，除了外面特征膜細(xì)胞以外，里面有很多位區(qū)，每一個(gè)位區(qū)都是有它內(nèi)層的內(nèi)環(huán)境。比如和內(nèi)部的線粒體就不一樣，各個(gè)細(xì)胞器都有它自身的一些內(nèi)環(huán)境，也可以說這些細(xì)胞體是相對獨(dú)立的。這個(gè)相對獨(dú)立靠什么？就是靠膜的結(jié)構(gòu)，跟外面的其他部門相隔離了。這些又不是完全孤立的，各個(gè)細(xì)胞器之間是相互聯(lián)系，相互交流，又相互制約。這樣子，整個(gè)細(xì)胞才能夠形成一個(gè)比較有規(guī)則的有節(jié)奏的，比較和諧的，表現(xiàn)一個(gè)生命活動。沒有膜就談不上細(xì)胞了，也根本不可能表現(xiàn)出非常有規(guī)則、規(guī)律的，有這樣節(jié)奏的生命活動了。所以生命的重要性，這是基本的。因此生物膜對于細(xì)胞來講，是細(xì)胞生命的基本功能單位，它的重要性剛才已經(jīng)講了。能量怎么轉(zhuǎn)化，物質(zhì)怎么運(yùn)算，信號怎么傳遞，怎么調(diào)控，最后都與生物膜有關(guān)系。
郭桐興：都離不開生物膜的作用？
楊福愉：對。比如一些應(yīng)用技術(shù)的作用，或者一些疾病，包括腫瘤、糖尿病，分析到最后都是與生物膜有關(guān)系，這也可以理解，因?yàn)樯锬な羌?xì)胞的基本結(jié)構(gòu)。正常的一些生命構(gòu)成也好，一些病變也好，或者治療它也好，歸根結(jié)蒂都離不開這個(gè)膜。所以生物膜對生命科學(xué)的研究來講，這是一個(gè)非常非常重要的因素。
郭桐興：至關(guān)重要的組成部分？
楊福愉：對。
郭桐興：請您給我們介紹一下，人類研究生物膜有什么用途？
楊福愉：我們再看一張幻燈片，這個(gè)問題，也就是說你研究生物膜到底有什么價(jià)值。這個(gè)題目很廣了，我想舉這樣一個(gè)例子。就是線粒體這個(gè)例子，剛才也講過了，可以看到細(xì)胞里面有很多線粒體，線粒體放大以后，大家可以看到是這樣的。線粒體在細(xì)胞里面起什么作用呢，細(xì)胞一切活動所需要的能量就是由線粒體來提供。也有人很形象，說線粒體是一個(gè)“鍋爐房”，大家都很清楚，鍋爐房就是燃燒，產(chǎn)生一些熱量。線粒體等于是細(xì)胞里面有一個(gè)鍋爐房，或者細(xì)胞的一個(gè)能量站，它主要是管能量轉(zhuǎn)化，給細(xì)胞活動提供能量。
郭桐興：實(shí)際上細(xì)胞生命活動的能量有相當(dāng)一部分是由線粒體提供的？
楊福愉：應(yīng)該說大部分是由線粒體提供。線粒體為什么能夠提供能量呢？這個(gè)與生物膜就分不開了。再放一張幻燈片，大家可以看到線粒體放大了，有很多生物催化劑酶。生物通過線粒體，主要是通過氧化來產(chǎn)生能量。生物的氧化和非生物的氧化有很重要的區(qū)別，鍋爐房，加了煤，一燒，一下子就變成了另外一種能量。生物的氧化，能量是逐步逐步釋放的。釋放了以后，即使給它固定下來，成為一種形式，這種形式得到應(yīng)用，所以生物氧化的能力轉(zhuǎn)化效率特別高。不像非生物氧化，我們鍋爐房的能量轉(zhuǎn)化效率不是很高。這些都是需要剛才我講的一些酶來催化。我們再看一下這張片子。
郭桐興：您說的生物體當(dāng)中的能量，是指糖類和脂肪氧化？
楊福愉：比如從植物來講，我們吃下去以后，慢慢分解，變成氨基酸、碳水化合物，慢慢地變成糖，其他的也是逐步分解。這些通過線粒體，運(yùn)送到線粒體，通過線粒體的氧化釋放出能量來。當(dāng)然需要分解，一步步分解，線粒體最主要產(chǎn)生的能量就是線粒體氧化部分。我特別請大家注意，有一個(gè)復(fù)合體5，它由兩部分組成，一部分就是頭部，膜的外面一點(diǎn)，通過這個(gè)來介紹一下生物膜研究的功能�？聪乱粡埢脽羝�，在顯微鏡下面可以看到線粒體膜的顆粒。
郭桐興：這是在電子顯微鏡下面看到的生物膜的表面？
楊福愉：對。將原來的顆粒放大就可以看到這個(gè)所謂ATP合酶，這個(gè)酶主要是合成ATP的。因?yàn)檠趸尫诺哪芰恳D(zhuǎn)變成為ATP，實(shí)際上我們細(xì)胞的很多活動就是利用ATP。問題是它怎么合成ATP的。
郭桐興：您能給我們介紹一下什么是ATP嗎？ATP指的是什么東西？
楊福愉：我可以顯示一下它的結(jié)構(gòu)，看一下幻燈片，這個(gè)就是ATP，靠左邊的，紅的顏色，它釋放的能量是比較高的。ATP化合物，就是氧化釋放能量以后，轉(zhuǎn)化形成ATP的化合物。我們再看下一張幻燈片。我剛才講了ATP合酶，怎么能夠合成ATP呢，經(jīng)過很多研究，有一種叫構(gòu)象假說，因?yàn)锳TP合酶上面是水溶性的，有很多氧氣組成。美國有一個(gè)科學(xué)家，叫鮑爾，他提出構(gòu)象變化的假說。交替地發(fā)生變化，有一種可以和ATP相結(jié)合，有一種構(gòu)象了ATP，合成ATP。還有一種是脫離酶，釋放下來。他還提出中間有一個(gè)氧肌可以撞，撞的過程中間，發(fā)生交替變化，合成ATP。當(dāng)然也是比較復(fù)雜的。關(guān)鍵的問題是，他提出這個(gè)假說，實(shí)質(zhì)是三個(gè)氧肌的結(jié)構(gòu)不一樣。后來有一個(gè)英國科學(xué)家，他用三維結(jié)構(gòu)來解決這個(gè)問題。我們看下面一張幻燈片，形象來講，這個(gè)是氧肌組裝起來，中間的氧肌可以旋轉(zhuǎn)。
郭桐興：紅顏色的這個(gè)鏈球，好像這是一部分。
楊福愉：組裝起來來證明他這個(gè)，ATP水解以后釋放的能量，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。
郭桐興：表現(xiàn)的是化學(xué)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的這么一個(gè)情況？
楊福愉：對。這樣可以來證明，就是說ATP怎么合成的，ATP水解能夠帶動一些，轉(zhuǎn)化為機(jī)械進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
郭桐興：紫顏色的是什么東西？像一個(gè)小蝌蚪。
楊福愉：是一個(gè)水解過程，ATP是高能化合物，能量一水解就釋放了，釋放以后轉(zhuǎn)化為機(jī)械能�？梢宰C明ATP合酶有這樣一種旋轉(zhuǎn)之后帶動變化；我們再看下一個(gè)，這個(gè)酶是最小的分子旋轉(zhuǎn)馬達(dá)。
郭桐興：這是什么意思呢？
楊福愉：直徑只有十個(gè)納米，旋轉(zhuǎn)速度很快，每秒是一百轉(zhuǎn)。再放下面一個(gè)，它的效率轉(zhuǎn)化很高，應(yīng)該說這個(gè)分子轉(zhuǎn)動馬達(dá)，一個(gè)是最小，一個(gè)是最快，還有一個(gè)是轉(zhuǎn)化下來是最高的。實(shí)際上我們通過右邊這個(gè)圖可以看到，在旋轉(zhuǎn)過程中間，可以看到氧化產(chǎn)生能量，形成梯隊(duì)，一直到下面膜的地方，推動膜對下面的旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動上面的旋轉(zhuǎn)，上面是ATP合成催化部分，有構(gòu)象活動變化，用實(shí)驗(yàn)可以更好地證明一下。下面一個(gè)圖，可能更形象一點(diǎn)，我們來看它真正轉(zhuǎn)化（圖）。推動紅的在旋轉(zhuǎn)，這個(gè)進(jìn)去以后，從膜的另外一層出來。這是濃度高的往低的方向流動，推動膜上面進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。這是帶動下面進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，綠色部分是構(gòu)象能力交替著發(fā)生變化。你可以看到ATP上去了，ATP就出來了。用這樣的一個(gè)模型來說明酶在線粒體上面能量轉(zhuǎn)化是起了這樣一個(gè)作用。
最小的一個(gè)轉(zhuǎn)動馬達(dá)，接下來就要講它的運(yùn)用了。我們來看下一個(gè)圖。
郭桐興：剛才您說的這個(gè)，我看您在一些文章里面提到，是不是就是化學(xué)滲透假說？
楊福愉：化學(xué)滲透假說，是氧化釋放的能量形成梯差，這是經(jīng)過長期的研究。
郭桐興：那個(gè)圖表大概也是這個(gè)意思嗎？
楊福愉：對。紅色的部分，我剛才講了幾個(gè)氧肌用人工辦法，其他部分都是生物的，上面是一個(gè)螺旋槳的樣子，講的形象一點(diǎn)，就是納米“直升機(jī)”。直升機(jī)大家都知道，螺旋槳在上面這樣轉(zhuǎn)，靠什么能量使它轉(zhuǎn)呢？就是靠線粒體ATP合酶，關(guān)鍵一部分分離出來，重新組裝。這個(gè)用途就很大了。納米材料也好，或者是醫(yī)藥方面的，都有很多重要作用。因?yàn)槊绹呀?jīng)用了這個(gè)辦法，就是所謂的納米“直升機(jī)”。到體內(nèi)，可能有一定的需要，比如不需要的細(xì)胞給清除了，就用這個(gè)裝置。
郭桐興：放到身體里面去？
楊福愉：對，目的是這樣，但還在實(shí)驗(yàn)當(dāng)中。另外一方面，大家都知道的分子轉(zhuǎn)動馬達(dá)，為什么叫做最小的呢？從航天角度來講，重量越小越好，體積越小越好。納米如果能夠仿生，達(dá)到納米水平的這樣一個(gè)裝置的話，能夠?qū)⒓{米轉(zhuǎn)動馬達(dá)，假如人工也能夠形成的話，對我們的工業(yè)、醫(yī)學(xué)，等等各個(gè)方面都有很重要的作用。這方面大家都在摸索。
郭桐興：都在摸索研究。
楊福愉：我想說明的是什么呢？我舉的這個(gè)線粒體膜的研究，而且是線粒體膜的研究的一部分，它的應(yīng)用還是很可觀的。進(jìn)一步深入的話，它的應(yīng)用前景就更大了。
郭桐興：您給我們舉幾個(gè)具體的例子，比較形象一點(diǎn)，具體一點(diǎn)的。
楊福愉：剛才講了生物膜，外面有細(xì)胞質(zhì)膜，里面有核膜，等等，我剛才是以線粒體作為一個(gè)例子，來談它的應(yīng)用。實(shí)際上生物膜的應(yīng)用范圍很廣。我們看一下下面這張圖（圖）。
郭桐興：生物膜的應(yīng)用范圍是很廣泛的？
楊福愉：對。我比較簡單地介紹一下，比如醫(yī)學(xué)方面來講，我剛才講很多腫瘤與這個(gè)膜有關(guān)系，比如艾滋病，病毒侵入到我們?nèi)梭w的淋巴細(xì)胞，使防免疫的功能就衰竭了。艾滋病，主要是通過淋巴細(xì)胞膜經(jīng)過到細(xì)胞內(nèi)部了。
郭桐興：進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部？
楊福愉：對，到細(xì)胞里面去大量復(fù)制，使你的免疫功能衰竭。
郭桐興：遭到破壞？
楊福愉：對。這個(gè)與膜有關(guān)系，另外一方面怎么使這個(gè)病不要通過膜進(jìn)入內(nèi)部，這就涉及一些膜的問題。糖尿病也與膜有關(guān)系，胰島素對于我們調(diào)節(jié)糖、血糖很重要，胰島素要起作用，膜的一些受體要起作用。另外一方面，血糖高的時(shí)候，這個(gè)要進(jìn)入到細(xì)胞里面去，血糖就低了，要通過一種所謂的體進(jìn)入到內(nèi)部去。原來是在細(xì)胞質(zhì)里面，由于胰島素的作用，使它運(yùn)送到膜上面去，到了膜上面，它就能夠?qū)⑵咸烟沁\(yùn)送到細(xì)胞內(nèi)。所以這些都與膜有關(guān)系。假如這些問題搞清楚了，我們對治療糖尿病就有很多辦法了。所以這些問題都是需要我們進(jìn)一步的研究。再來是農(nóng)業(yè)方面的，比如抗高溫，也是與膜有密切關(guān)系。這些方面都進(jìn)行了不同程度的研究。所以工業(yè)也好、農(nóng)業(yè)也好、醫(yī)療界也好，等等，都與膜有密切的關(guān)系。所以說生物膜的應(yīng)用前景是很大的，有的已經(jīng)在部分地進(jìn)行了。但有的可能還需要深入研究，才能夠很好的應(yīng)用。
郭桐興：根據(jù)您剛才談的情況，是不是可以這么理解，生物膜本身對物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞體內(nèi)有一定的所謂的選擇性。當(dāng)它的生物膜失去了這個(gè)功能的時(shí)候，有可能有害的物質(zhì)就侵入到人體的細(xì)胞內(nèi)，造成疾病。比如說剛才您介紹的艾滋病病毒，進(jìn)入細(xì)胞了，在人體細(xì)胞內(nèi)大量繁殖，導(dǎo)致人的免疫功能遭到破壞。實(shí)際上他的生物膜就沒有起到一個(gè)所謂的保護(hù)作用。這可能是跟生物膜有密切關(guān)系的。包括動物、植物都是同一個(gè)道理。所以生物膜的研究對人體或者植物的質(zhì)量起著至關(guān)重要的一個(gè)作用。
楊福愉：對。當(dāng)然生物膜，比如原來沒有防備艾滋病病毒的侵入，可能原來沒有這個(gè)功能吧，但既然發(fā)生了，就要防止它的侵入。剛才你講的也對，像人們講的，外面的細(xì)胞膜起到了一個(gè)“海關(guān)”的作用，需要的讓它進(jìn)來，都是有選擇性的。如果不需要的，新陳代謝的產(chǎn)物，它不需要了，要排泄到外面去，這些都是通過細(xì)胞膜在起作用。所以有人形容生物膜像“海關(guān)”一樣，需要就進(jìn)來。
郭桐興：對細(xì)胞有用的把它留下來，對細(xì)胞沒有用的，讓它排出去？
楊福愉：這是比較形象的比喻，也不是說非常確切。
郭桐興：大致的意思可以這么理解嗎？
楊福愉：對。
郭桐興：我看您的文章里面提到了化學(xué)滲透假說，1978年英國一個(gè)科學(xué)家獲得了諾貝爾獎，就是您剛才介紹的那個(gè)情況？
楊福愉：對。我們再看一張幻燈片。
郭桐興：看起來生物膜的研究是非常重要的。
楊福愉：這個(gè)圖里面，膜上面的一二三四，就是一個(gè)氧化過程。氧化過程的能量，我剛才講了，通過一個(gè)變化，能夠使能量釋放出來。能量釋放出來，不是馬上就合成現(xiàn)在的ATP。它先轉(zhuǎn)化成為跨膜的梯差，這個(gè)方向大家可以看到，是用紅顏色來表示的（圖）�？績�(nèi)層的濃度越來越高，跨膜的梯差也是一種能量的儲存形式�？缒ぬ莶钔ㄟ^ATP合酶來合成ATP。不是說氧化合成的能量實(shí)際合成ATP。英國人運(yùn)用這個(gè)得到了化學(xué)諾貝爾獎。因?yàn)檫@個(gè)爭議很大，最后大家通過實(shí)驗(yàn)，來證明他的假說是正確的�？缒ぬ莶钚纬芍�，通過ATP酶，反方向使這個(gè)轉(zhuǎn)動了，流動以后，能量使ATP合酶跨膜的部分轉(zhuǎn)動，然后帶動水溶性部分的氧肌轉(zhuǎn)動，然后是三個(gè)氧肌變化合成ATP。
郭桐興：是從濃度高的一側(cè)向濃度低的一側(cè)流動？
楊福愉：這個(gè)能量就轉(zhuǎn)化成為ATP合酶。這個(gè)合成過程，剛才也給大家顯示了，也是很復(fù)雜的一個(gè)過程。
郭桐興：看樣子不是馬上就可以的。剛才您說的這四個(gè)圖，表示了整個(gè)的轉(zhuǎn)換過程？
楊福愉：對。
郭桐興：這等于也是人類對生命認(rèn)知的一大進(jìn)步。
楊福愉：對。剛才我講的是，那個(gè)英國人通過跨膜梯差拿到了諾貝爾獎，后來鮑爾也拿到了諾貝爾獎。
郭桐興：請您談?wù)勀鷮ι锬ぱ芯课磥戆l(fā)展趨勢有什么看法？
楊福愉：這是一個(gè)生物膜的模型，上面是1972年的模型，叫流動鑲看模型，所謂叫流動，因?yàn)槟ど厦娑际橇鲃拥模皇庆o止的。為什么叫鑲看呢，有的鑲在表面，有的鑲在膜的內(nèi)部。這個(gè)三維結(jié)構(gòu)的解決還是有很難的問題，可能今后要更深入地了解生物膜，首先要把更多生物膜的三維結(jié)構(gòu)解析出來，這還是一個(gè)很艱巨的任務(wù)。
郭桐興：為什么說是一個(gè)很艱巨的任務(wù)呢？
楊福愉：因?yàn)槟さ暮亢苌�，第二溶解下來不容易。還有一個(gè)問題，我們要搞三維結(jié)構(gòu)，主要是靠X光，首先需要結(jié)晶。
郭桐興：才能作出三維圖象？
楊福愉：對�？赡ぶ龅饺S結(jié)晶很難很難，加上這幾個(gè)原因，我們覺得這可能是今后需要重點(diǎn)研究的。生物膜是一個(gè)超分子體系，還由質(zhì)、糖等來組成。所以我們研究生物膜，還要研究同質(zhì)，同糖的關(guān)系。下面還有一張圖，生物膜里面有很多小區(qū)，剛才我講細(xì)胞里面有很多小區(qū)，膜里也不是均一的，里面有好多紅的，有很多位區(qū)，還有一個(gè)特點(diǎn)，這個(gè)位區(qū)不是固定的，固定一段時(shí)間以后可能又變了。
郭桐興：也是處于一種游離的狀態(tài)？
楊福愉：動態(tài)的。所以膜內(nèi)部有位區(qū)，這個(gè)位區(qū)是動態(tài)的變化，所以這給研究帶來了很多困難。三維結(jié)構(gòu)解決以后，對膜的不均一性研究以后，現(xiàn)在重要的問題是什么呢，一個(gè)是需要多學(xué)科交叉，單靠生物學(xué)是不能…
郭桐興：不能獨(dú)立完成？
楊福愉：對，需要物理、化學(xué)、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)等共同來相互滲透，相互交流，相互合作，來解決這么一些重要的問題。它的動態(tài)變化，怎么來測定這個(gè)動態(tài)變化，某一個(gè)時(shí)間，它的結(jié)構(gòu)，它的功能怎么樣，這些都需要新的技術(shù)來創(chuàng)新，新的方法來發(fā)明，這樣才能解決。而這些東西是需要多學(xué)科交叉來完成的。這是從生物膜本身來講。另一方面從生物膜的應(yīng)用來講，剛才講了它的應(yīng)用范圍很廣。這些問題我想也是很重要的。這些問題的解決，應(yīng)用要不斷深入的話，就提出了很多問題，需要理論加以解決。
目前我們國家也提出來了，一個(gè)是面向國際前沿，一個(gè)是面向國家重大需求。國際前沿，就是對這些基礎(chǔ)問題進(jìn)行深入探討。國家重大需求，就需要我們在應(yīng)用中間及時(shí)將這些研究成果加以應(yīng)用。應(yīng)用中間發(fā)生了很多問題，反過來又給基礎(chǔ)研究提出了很多課題。所以這兩者都是很重要，而且相互有密切關(guān)系的。我相信，隨著我們國家對生物膜的研究，改革開放三十年以來，它已經(jīng)有很好很快的一些進(jìn)展，但同國際先進(jìn)水平來講還有比較大的差距。希望大家，尤其是年輕人，進(jìn)一步將我們國家生物膜的研究以比較快的速度推向前進(jìn)。
郭桐興：今天楊先生給我們就生物膜這個(gè)話題，做了很精彩的談話。我們對您的到來表示感謝。同時(shí)，也感謝大家收看院士訪談，我們在下一期院士訪談再見。謝謝。
楊福愉：再見，謝謝大家！
