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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

圖 2-1：細胞的構造  圖 2-2：粒腺體構造 

圖 2-4：粒腺體的 DNA 圖 2-3：粒腺體橫切面圖 

外膜 

內膜

 

基質

 

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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 3000oC 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

圖 2-5：葡萄糖的化學結構 

飽和脂肪酸 

不飽和脂肪酸 

圖 2-6：脂肪酸的化學結構 

圖 2-7：胺基酸的化學結構 

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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。 

圖 2-8：Krebs cycle（克氏循環） 

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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

圖 2-10：Hans Adolf Krebs

圖 2-9：粒腺體中的電子轉移反應示意圖 

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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 ElectronTransport 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。

脂肪酸

 

多醣體 

蛋白

 

膽固醇

 

圖 2-11：細胞膜示意圖 

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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」。

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（製水機） ATP Synthase

（ATP合成酶） 

圖 2-12：粒腺體的充電器及製水機 

粒腺體基質 

粒腺體內膜 

粒腺體外膜  內外膜空間 

YouTube ‐ Cellular Respiration: Glycolysis, Krebs cycle, Electron Transport [3D Animation]

4個來自 H的電子 

2個 H+離子  2個 OH●自由基 

圖 2-14：電子儲存在製水機作為製水原料 

Cytochrome Oxidase 

（製水機） 

↓ 

ATP Synthase 

ADP充電器↓ 

YouTube ‐ Cellular Respiration: Glycolysis, Krebs cycle, Electron Transport [3D Animation]

水

ATP合成 

圖 2-13：在粒腺體內的電子轉移 

H氫電子轉移

 

YouTube ‐ Cellular Respiration: Glycolysis, Krebs cycle, Electron Transport [3D Animation]

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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，

圖 2-15：粒腺體內製水及充電同時完成 

水 

ADP

充電完成，

成為ATP

 

電力已用完

的電池：ADP 

2 個分子的H

2

O水→

→

Cytochrome Oxidase 

（製水機）↓ 

ATP Synthase 

(ADP充電器) ↓ 

NADH 

NADH把 H電子轉移給Q10 

進入呼吸鏈 

-

Q1

↓ 

YouTube ‐ Cellular Respiration: Glycolysis, Krebs cycle, Electron Transport [3D Animation]

電解或 PEM 交換 鼻吸入

H2O 2H2+O2  2H2O

水 水解雙合氣體

（在粒線體內合成水）

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圖 2-20：呂 XX 小姐（憂鬱症）

初診時之腦波強度圖

圖 2-21：呂 XX 小姐（憂鬱症）體驗

H2+O2 ⼀小時後之腦波強度圖

體驗H2+O2

⼀⼩時後

圖 2-18：呂 XX 小姐（憂鬱症）

初診時之腦波頻譜圖

圖 2-19：呂 XX 小姐（憂鬱症）體驗

H2+O2 ⼀小時後之腦波頻譜圖

體驗H2+O2

⼀⼩時後

圖 2-16：呂 XX 小姐（憂鬱症）

初診時之 3D 腦波圖

圖 2-17：呂 XX 小姐（憂鬱症）體驗

H2+O2 ⼀小時後之 3D 腦波圖

體驗H2+O2

⼀⼩時後

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

呂 XX 小姐，罹患重度憂鬱症，想自殺，吸了 H2+O2 ⼀小時後，⼼情變得非常好，話說個不停，其 β 腦波（如下圖）提升了 240%，α 波提升 260%。βαθδ 四種腦波全都大幅度提升，吸了 H2+O2

前的左腦總腦波強度增加 156%，右腦總腦波強度增加 223%。

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圖 2-23：程 XX 先⽣（妥瑞症）

初診時之 3D 腦波圖

圖 2-24：程 XX 先⽣（妥瑞症）體驗

H2+O2 ⼀小時後之 3D 腦波圖

體驗H2+O2

⼀⼩時後

註：上述案例之 3D 腦波，證明了腦細胞可利用吸入之 H2，使 ADP 充電成 ATP，如果是吸入純

O2，則腦波不會有此變化。

案例二

程 XX，男，19 歲，罹患妥瑞症。

有無法控制的臉部表情及發出聲音，經體驗 H2+O2 後，異常腦波全消失，臉部表情立即恢復正

常，不再發出聲音。

註：由上述 3D 腦波圖之變化，證明了 H2 也可去除 OH●自由基，增強 H2O 的合成，降低腦神

經細胞內之發炎反應。

圖 2-22：呂 XX 小姐（憂鬱症）體驗 H2+O2 之腦波強度增加幅度