糖尿病不必吃藥不必打針: 第二章人是以氫（H及H2）為燃料的生物

一、 細胞內有鍋爐發電機-粒腺體

車子能開動，是因為車上有引擎發動機。各種人體細胞之所以能存活且行使各種功能，如吸收營養製造蛋白質、抗體排泄廢棄物或癌自然殺手細胞（NK-Tcell）執行獵殺癌細胞的任務等，都是因為細胞都有內建鍋爐發電機，它的名稱叫「粒腺體」（圖2-1至2-4）。

車子的引擎以汽柴油為燃料，粒腺體上則有分別葡萄糖、脂肪酸、胺基酸為燃料的鍋爐發電機。

二、 人是以氫（H、H₂）為燃料的生物

地球上植物的葉片相當於太陽能板，葉片中的葉綠素可捕捉來自太陽的光能。把空氣二氧化碳（CO₂）中的碳（C）元素作為骨架，水H₂O及土地或空氣中的氮（N₂）或其他必要的化學元素為內容物，把太陽光能以碳氫氧（CHO）化合物（葡萄糖、澱粉及脂肪酸）或碳氫氧氮（CHON）化合物（胺基酸）的型態（相當於儲存太陽能的電池）儲存起來。能捕捉儲存太陽能的植物為第一級生產者，草食性動物為食物鏈的第二級，肉食性動物則為第三級。

有些碳氫（CH）化合物或碳氫氧（CHO）化合物，如：甲烷、丙烷、乙醇及汽油等，可以作為車子引擎的燃料經過，燃燒可釋放出能量驅動車子。

葡萄糖、脂肪酸及胺基酸都是生物粒線體（細胞的引擎）的燃料（圖2-5至2-7），葡萄糖及脂肪酸都是由碳（C）、氫（H）及氧（O）組成的化合物；胺基酸則是由碳氫氧及氮（N）組成的化合物。其中的H氫被取下參與呼吸鏈電子轉移，H⁺離子將ADP充電成ATP，H⁺又跟空氣中的氧結合形成水。上述CHON燃料中的氧（O）被轉化成活性氧或自由基。碳（C）則跟氧（O₂）結合形成二氧化碳（CO₂），被呼出空氣中，這就是為什麼人所吸入的空氣，CO₂濃度只有350~400ppm，而呼出的氣體中，CO₂卻高達40,000~53,000ppm的原因。

氫（H）是具有很高能量的，因此可以被製成氫彈；發射太空梭的火箭亦以液態氫為燃料；TOYOTA氫燃料汽車亦已經上市、續航力強的無人飛機都是以H₂為燃料；壓縮在鋼瓶內的液態氫與氧結合能產生3000^oC高溫（氫氧焰），可用以切割鋼板，打金師傅則用水電解所產生的氫氧焰來作為軟化熔解黃金用。

人之所以要吃食物，是為了要得到食物（葡萄糖、脂肪酸、胺基酸）中的氫（H）來作為粒腺體的燃料。大家都知道O₂氧很重要，O₂氧氣若斷絕會死人，其實如果沒有H氫的存在，沒有H可供O₂來行氧化作用，單有O₂也是發揮不了作用的。不只是人，地球上的絕大部份生物都是以氫為基本燃料的。

在物理化學上，O₂會助燃，但不會自燃，H₂氫氣也必須有O₂氧氣存在的情況下，才能燃燒釋放出能量，O₂與H₂混合燃燒時，兩者都會釋放出能量，結合成為化學結構更穩定的H₂O水。

三、粒腺體中的鍋爐發電機可發電兼製水

1. 細胞粒腺體內有充電器及製水機

人是需氧生物，在有氧氣的參與下，粒腺體可利用葡萄糖、脂肪酸、胺基酸來發電，這發電的程式叫Krebs cycle也叫TCA cycle或 citric acid cycle（圖2-8）。在這循環中，能產生能量ATP、內源性生成水（Endogenesis water）及其他代謝物。

所謂呼吸作用就是在粒腺體中，把葡萄糖的氫原子取下，經由Q10把氫的電子轉移並與吸入的氧氣結合成水（圖23-18），同時失去電子的H⁺氫離子會促進ATP合成酶的作用，把電力不足，只有兩個磷（P）的電池（ADP）重新充電，再加上一個磷成為有電力的ATP。如此週而復始充電放電，細胞才能保有活力。

所謂呼吸作用，就是電子轉移的作用（圖2-9），其中電子轉移的主角，就是O氧與H氫。

克氏循環是由漢斯·阿道夫·克雷布斯Hans Adolf Krebs所發現的。

漢斯·阿道夫·克雷布斯（Hans Adolf Krebs，1900年8月25日－1981年11月22日），醫生、生物化學家，原籍德國，後移民英國。克雷布斯在代謝方面有兩個重大發現：尿素循環和三羧酸循環。三羧酸循環是三大營養素（糖類、脂類、胺基酸）的最終代謝通路，又是糖類、脂類、胺基酸代謝聯繫的樞紐，因此也被稱為克雷布斯循環、克氏循環（Krebs cycle）。他與弗里茨·阿爾貝特·李普曼共同獲得1953年的諾貝爾生理學與醫學獎。

克氏生平

克雷布斯生於下薩克森希爾德斯海姆的猶太家庭，父親是一名耳鼻喉科醫生，1918年至1923間於哥廷根和弗萊堡學習醫學，1925年獲漢堡大學哲學博士學位，後又赴柏林大學學習化學一年，並成為奧托·海因里希·瓦爾堡的助手從事研究工作至1930年。

由於其猶太人身份，克雷布斯於1933年前往英國，在劍橋大學隨弗雷德里克·霍普金斯工作，1945年成為雪菲爾大學教授，1954年轉往牛津大學擔任生物化學教授並於當地退休。

1958年受封為騎士，1979年獲劍橋大學榮譽博士學位。1981年逝世於牛津。

資料來源：http://ppt.cc/nuUY

2. 內源性生成水的功能

H與O（氫與氧）是生命的起點，以C、H、O為主體所構成的碳水化合物、脂肪酸及蛋白質，為生命物質的基礎，由H與O所結合成的化合物H₂O水，則是生物維持生命的必要物質。O₂來自空氣，H來自食物，H基本上不致於缺乏，但若粒腺體利用H的機制（呼吸鏈）出了問題，那就與許多發炎性疾病有關。人大腸中的益菌，每天會製造14公升以上的H₂氫氣，提供了人體源源不絕的H₂來源，因此有胃腸道疾病，尤其是罹患大腸急躁症患者，很可能是因為H₂之產生不足，而更容易引起全身性的發炎。

人喝下去的水經腸胃道吸收，進入血管再到達微血管成為細胞外液，將細胞內所產生而排放出細胞外的廢棄物帶出體外。H₂O較不易進入細胞內，因為細胞膜是由兩層的脂肪酸所構成，油脂所組成的細胞膜是有防水作用的。細胞膜如果沒有防水功能，大量的水就會無限制的進入細胞內，導致細胞水中毒破裂。因此當細胞內需要水的時候，它才主動啟動細胞膜上的抽水幫浦，主動把水抽吸到細胞內來利用，這種作用謂之「主動運輸」（Active transport）。主動運輸是一種需要耗費能量的工作。

細胞內非常需要水，但這些水是細胞在不耗費能源的情形下，在粒腺體中自行合成的，這種細胞內自行合成的水稱為「細胞內源性生成水」（Endogenesis water）；細胞在利用H₂及O₂合成內源性生成水的過程中，還同時產生能量ATP。也就是說，細胞內製水機的造水的工作，不但不耗能，反而可以得到能量，可以想像成有天然免費的水可取得，細胞是不可能大費周章花力氣把水由細胞外抽到細胞內來使用。也可以說是細胞在進行呼吸作用時，產生ATP能量，造水也是主要任務。但自1953年Hans Adolf Krebs因Krebs Cycle獲得諾貝爾獎至今，眾人的目光都只聚焦在ATP，H₂O的生成反而被忽視。只要在YouTube網站鍵入Cellular Respiration Glycolysis Krebs cycle Electron Transport 3D Animation，即可對經由克氏循環（Kreb cycle）合成水的電子轉移過程有深入理解。

四、 以H及O₂合成水及充電的步驟

① H₂O水的合成是在粒腺體中，粒腺體的橫切面，可以看到圓筒狀構造的粒腺體，粒腺體的膜可分為外膜（outer membrane）及內膜（inner membrane）。筒狀中間為粒腺體的母體（mitochondrial matric），作為製水機的cytochrome oxidase及ATP合成酶（ATP Synthase），則緊緊的鑲嵌在內膜基質中。

② 製水發電的作業流程，首先是葡萄糖等介質上的H原子，被NAD⁺取下成為NADH。

③ NADH經由NADH脫氫酶（NADH Dehydrogenase）的作用，把氫電子轉移給ubiquinone（Q10），再轉給Cytochrome b-c₁，Cytochrome c，然後到達Cytochrome oxidase。

④ FADH₂也同樣會將電子轉移給Q10及Cytochrome oxidase。

⑤ Cytochrome oxidase累積了四個電子後，就在粒線體基質中，將四個氫電子加上四個氫離子及一個分子O₂氧分子結合成為H₂O水，這就是粒線體中製水機Cytochrome oxidase製造內源性生成水（Endogenesis）的過程。

⑥ NADH Dehydrogenase在為NADH脫氫，使之成為NAD⁺時，把H的電子轉移給Q10，H⁺氫離子則進入粒線體內外膜間隙（intermembrane space）中，形成內外膜間隙中的H⁺氫離子濃度較高，粒線體母體內H⁺氫離子濃度較低的現象。

⑦ Cytochrome oxidase也會持續地把粒線體基質中的游離H⁺氫離子，持續地送到內外膜間隙中，於是形成內外膜間隙空間中的H⁺氫離子濃度較高，而粒腺體母體內H⁺氫離子濃度較低的現象，此稱為氫離子濃度差（Hydrogen Ion Gradient）。

⑧ 在內外膜間隙中濃度較高的H⁺氫離子，經由ATP合成酶（ATP Synthase）把能量釋放出來，轉移給ADP，將ADP充電成為ATP。

⑨ ADP乃是Adenosine Diphosphate的縮寫，ATP則是Adenosine Triphosphate的縮寫。在拉丁文中，D為2之意Tr則為3，Phosphate為磷（P）之意，Adenosine則為腺苷，ADP與ATP的差別，只在ADP有兩個磷原子，叫做「二磷腺苷」，而ATP則有三個磷原子，叫做「三磷酸腺苷」。

甲、ADP：Adenosine-P+P

乙、ATP：Adenosine-P+P+P

丙、有三個P的ATP能量一定比只有兩個P的ADP能量高。

⑩ ATP比ADP多了一個P，這磷（P）是如何加上去的呢？那就是H⁺氫離子所帶來的能量，所以我們說ATP合成酶（ATP Synthase）是充電器，而電源是H⁺氫離子。

⑪ 有了ATP，人才能有活力，因為ATP把能量放出去之後（也就是把P放出去），少了一個P，就變成沒有電了，因此ADP又要回到粒線體來被ADP充電器充一下電，這樣周而復始，人才能顯現活力。不只是高等動物用ATP→ADP→ATP的方式來作能量的轉換，連草履蟲、菌類都是用這種模式來做能量的轉移。

註：本章文字對於一般大眾來說，恐怕過於艱澀，但對於有生物、生化、醫學背景者，則有溫故知新之效，先瞭解細胞粒腺體鍋爐發電機的基本原理之後，才能明瞭什麼叫「新陳代謝」。

五、 細胞可以直接利用氫氣H₂來產生H₂O及ATP

人體要得到水，通常是用喝的，用嘴巴喝下的水，可經由腸胃道吸收，進入血管及細胞外液中；空氣中水份的多寡以濕度（humidity）來表現，台灣地區平地天空晴朗時的濕度約為60%左右，但人呼氣時所吐出的氣體的濕度，則為99%。不論外界空氣中的濕度為多少，呼出氣體中的濕度是飽和恆定的（99%），因此，人不但無法由空氣中吸收到水份，反而會從呼吸道流失水份。

但若利用人為的方式，把水電解或以質子交換膜把由氫與氧合成的水（H₂O），解離成比例為2：1的氫氣（2H₂）及氧氣（O₂）雙合氣體，此雙合氣體（H₂+O₂）就可以進入人體細胞內，H₂在細胞內的粒腺體中與O₂再度結合成水，此水稱之為細胞內源性生成水，整個反應式過程如下：

人細胞粒腺體能經過複雜的呼吸鏈電子轉移方式，把來自食物的葡萄糖、脂肪酸、胺基酸中的氫原子（H）剝下來燃燒，經由Krebs Cycle燃燒產生水H₂O及電力ATP，粒腺體除了可以利用氫原子（H），也可以直接利用氫分子（H₂）來合成水及產生ATP。

兩個氫原子（H）可結合成一個氫分子（H₂），H₂的分子量為２，是宇宙間質量最輕最小的物質，經由鼻吸入的H₂+O₂雙合氣體，經由肺泡進入血液中，可輕易穿透血腦障壁（BBB）進入腦內，幫腦神經細胞內的粒腺體ATP合成酶（ATP Synthase）充電，也同步為製水機（Cytochrome Oxidase）提供氫電子，加速水H₂O的合成。

因此人吸入水分解雙合氣體2H₂+O₂後，對腦神經會起雙向調節的作用。所謂雙向調節，就是說對某些體質的人會發揮充電的功能，對另一些體質的人又發揮抗自由基、抗發炎的滅火作用。如果原來粒腺體上的充電器功能良好，人就可以被充電，就如一部只是缺H₂的氫能汽車，充了H₂後，就可以上路了。要是粒腺體中的製水機失常，或由於缺乏來自H的電子（e^－）而無法正常合成H₂O，只能製造出水的半成品OH^●自由基，人體一旦得到額外補充的H₂後，就補足了H電子（e^－），於是就把過多的OH^●半成品轉變成中性的水H₂O：2OH^●+H₂→2H₂O，H₂O可發揮滅火作用。

茲舉例如下：

案例一