脂质代谢 - 脂质的构成、功能及分析 - 脂质的消化与吸收 - 甘油三酯代谢 - 磷脂代谢 - 胆固醇代谢 - 血浆脂蛋白及其代谢

脂质是种类繁多、结构复杂的一类大分子物质

脂质是脂肪和类脂的总称。脂肪即甘油三酯(triglyceride), 也称三脂肪酰基甘油(triacylglycerol)。类脂包括固醇及其酯、磷脂和糖脂等。

甘油三酯是甘油的脂肪酸酯

甘油三酯为甘油的三个羟基分别被相同或不同的脂肪酸酯化形成的酯，其脂肪酰链组成复杂，长度和饱和度多种多样包。体内还存在少量甘油一酯(monoacylglycerol)和甘油二酯(diacylglycerol)。

脂肪酸是脂肪烃的羧酸

脂肪酸(fatty acid)的结构通式为CH₃(CH₂)_nCOOH。高等动植物脂肪酸碳链长度一般在14～20之间、为偶数碳。脂肪酸系统命名法根据脂肪酸的碳链长度命名；碳链含双键，则标示其位置。Δ编码体系从羧基碳原子起计双键位置，ω或n编码体系从甲基碳起计双键位置。不含双键的脂肪酸为饱和脂肪酸(saturated fatty acid), 不饱和脂肪酸(unsaturated fatty acid)含一个或以上双键。含一个双键的脂肪酸称为单不饱和脂肪酸(monounsaturated fatty acid); 含两个及以上双键的脂肪酸称为多不饱和脂肪酸(polyunsaturated fatty acid)。根据双键位置，多不饱和脂肪酸分属于 ω-3、ω-6、ω-7 和ω-9四簇。高等动物体内的多不饱和脂肪酸由相应的母体脂肪酸衍生而来，但 ω-3、ω-6 和ω-9簇多不饱和脂肪酸不能在体内相互转化。

磷脂分子含磷酸

磷脂(phospholipids）由甘油或鞘氨醇、脂肪酸、磷酸和含氮化合物组成。含甘油的磷脂称为甘油磷脂(glycerophospholipids)。
含鞘氨醇(sphingosine)或二氢鞘氨醇(dihydrosphingosine)的磷脂称为鞘磷脂(sphingophospholipid)。鞘氨醇的氨基以酰胺键与1分子脂肪酸结合成神经酰胺(ceramide)，为鞘脂的母体结构。鞘脂因取代基-X不同，可分为鞘磷脂和鞘糖脂(glycosphingolipid)两类。鞘磷脂的取代基为磷酸胆碱或磷酸乙醇胺，鞘糖脂的取代基为葡萄糖、半乳糖或唾液酸等。

胆固醇以环戊烷多氢菲为基本结构

胆固醇属类固醇(steroid)化合物，由环戊烷多氢菲(perhydrocylopentanophenanthrene)母体结构衍生形成。因C₃羟基氢是否被取代或C₁₇侧链（一般为8～10个碳原子）不同而衍生出不同的类固醇。动物体内最丰富的类固醇化合物是胆固醇(cholesterol), 植物不含胆固醇而含植物固醇，以β-谷固醇(β-sitosterol)最多，酵母含麦角固醇(ergosterol)。

脂质具有多种复杂的生物学功能

甘油三酯是机体重要的能源物质

由于独特的性质，甘油三酯是机体重要供能和储能物质。首先，甘油三酯富含高度还原碳，氧化分解产能多。lg甘油三酯彻底氧化可产生 38kJ 能量，lg 蛋白质或 lg 碳水化合物只产生 17kJ 能量。其次，甘油三酯疏水，储存时不带水分子，占体积小。再次，机体有专门的储存组织——脂肪组织。甘油三酯是脂肪酸的重要储存库。甘油二酯还是重要的细胞信号分子。

脂肪酸具有多种重要生理功能

脂肪酸是脂肪、胆固醇酯和磷脂的重要组成成分。一些不饱和脂肪酸具有更多、更复杂的生理功能。

提供必需脂肪酸

人体自身不能合成、必须由食物提供的脂肪酸称为必需脂肪酸 (essential fatty acid)。人体缺乏Δ⁹及以上去饱和酶，不能合成亚油酸(18:2,Δ^9,12) 、α-亚麻酸(18:3,Δ^9,12,15)，必须从含有Δ⁹及以上去饱和酶的植物食物中获得，为必需脂肪酸。花生四烯酸(20:4，Δ^5,8,11,14)虽能在人体以亚油酸为原料合成，但消耗必需脂肪酸，一般也归为必需脂肪酸。

合成不饱和脂肪酸衍生物

前列腺素、血栓𫫇烷、白三烯是二十碳多不饱和脂肪酸衍生物。前列腺素(prostaglandin, PG)以前列腺酸(prostanoic acid)为基本骨架，有一个五碳环和两条侧链（R₁及R₂）。
根据五碳环上取代基团和双键位置不同，前列腺素分为 PGA～PGI 等 9 型。体内PGA、PGE及PGF较多；PGC₂和 PGH₂是 PG 合成的中间产物。PGI₂带双环，除五碳环外，还有一个含氧的五碳环，又称为前列环素(prostacyclin) 。
根据R₁及R₂侧链双键数目，前列腺素又分为1、2、3类，在字母右下角标示。
血栓𫫇烷(thromboxane A₂, TXA₂)有前列腺酸样骨架但又不同，五碳环被含氧𫫇烷取代。
白三烯(leukotriene,LT)不含前列腺酸骨架，有4个双键，所以在LT右下角标以4。白三烯合成的初级产物为LTA₄,在5、6位上有一氧环。如在12位加水引入羟基，并将5、6位环氧键断裂，则为LTB₄。如 LTA₄ 的5、6位环氧键打开，6位与谷胱甘肽反应则可生成LTC₄、LTD₄及LTE₄等衍生物。
前列腺素、血栓𫫇烷和白三烯具有很强生物活性。PGE₂能诱发炎症，促进局部血管扩张，使毛细血管通透性增加，引起红、肿、痛、热等症状。PGE₂、PGA₂能使动脉平滑肌舒张，有降血压作用。PGE₂ 及PGI₂能抑制胃酸分泌，促进胃肠平滑肌蠕动。卵泡产生的PGE₂、PGF_2α在排卵过程中起重要作用。PGF_2α可使卵巢平滑肌收缩，引起排卵。子宫释放的PGF_2α能使黄体溶解。分挽时子宫内膜释出的PG凡能使子宫收缩加强，促进分挽。
血小板产生的TXA₂、PGE₂能促进血小板聚集和血管收缩，促进凝血及血栓形成。血管内皮细胞释放的PGI₂有很强舒血管及抗血小板聚集作用，抑制凝血及血栓形成。可见PGI₂有抗TXA₂作用。北极地区因纽特人摄食富含二十碳五烯酸的海水鱼类食物，能在体内合成PGE₃、PGI₃ 及TXA₃ 。PGI₃能抑制花生四烯酸从膜磷脂释放，抑制PGI₂ 及TXA₂ 合成。由于PGI₃活性与PGI₂ 相同，而TXA₃活性较TXA₂弱得多，因此因纽特人抗血小板聚集／抗凝血作用较强，被认为是他们不易患心肌梗死的重要原因之一。
过敏反应慢反应物质(slow reacting substances of anaphylatoxis, SRS-A) 是LTC₄、LTD₄ 及LTE₄混合物，其支气管平滑肌收缩作用较组胺、PGF_2α强100～1000倍，作用缓慢而持久。LTB₄能调节白细胞功能，促进其游走及趋化作用，刺激腺苷酸环化酶，诱发多形核白细胞脱颗粒，使溶酶体释放水解酶类，促进炎症及过敏反应发展。lgE与肥大细胞表面受体结合后，可引起肥大细胞释放LTC₄、LTD₄及LTE₄。这3 种物质能引起支气管及胃肠平滑肌剧烈收缩，LTD₄还能使毛细血管通透性增加。

磷脂是重要的结构成分和信号分子

磷脂是构成生物膜的重要成分 磷脂分子具有亲水端和疏水端，在水溶液中可聚集成脂质双层，是生物膜的基础结构。细胞膜中能发现几乎所有的磷脂，甘油磷脂中以磷脂酰胆碱(phosphatidylcholine, PC)、磷脂酰乙醇胺(phosphatidylethanolamine, PE)、磷脂酰丝氨酸(phosphatidylserine)含量最高，鞘磷脂中以神经鞘磷脂为主。各种磷脂在不同生物膜中所占比例不同。磷脂酰胆碱也称卵磷脂(lecithin)，存在于细胞膜中。心磷脂(cardiolipin)是线粒体膜的主要脂质。
磷脂酰肌醇是第二信使的前体 磷脂酰肌醇(phosphatidylinositol)4、5位被磷酸化生成的磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸(phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate, PIP₂)是细胞膜磷脂的重要组成成分，主要存在于细胞膜的内层。在激素等刺激下可分解为甘油二酯和肌醇三磷酸(inositol triphosphate, IP₃) , 均能在细胞内传递细胞信号。

胆固醇是生物膜的重要成分和具有重要生物学功能固醇类物质的前体

胆固醇是细胞膜的基本结构成分 胆固醇C₃羟基亲水，能在细胞膜中以该羟基存在于磷脂的极性端之间，疏水的环戊烷多氢菲和C₁₇侧链与磷脂的疏水端共存于细胞膜。胆固醇是动物细胞膜的另一基本结构成分，但亚细胞器膜含量较少。环戊烷多氢菲环使胆固醇比细胞膜其他脂质更强直，是决定细胞膜性质的重要分子。
胆固醇可转化为一些具有重要生物学功能的固醇化合物 体内一些内分泌腺，如肾上腺皮质、睾丸、卵巢等能以胆固醇（酯）为原料合成类固醇激素；胆固醇在肝可转变为胆汁酸，在皮肤可转化为维生素D₃。

脂质组分的复杂性决定了脂质分析技术的复杂性

脂质是不溶于水的大分子有机化合物，加之组成多样、结构复杂，很难用常规方法分析。通常需先提取，分离，还可能需要进行酸、碱或酶处理，然后再根据其特点、性质和分析目的，选择不同方法进行分析。

用有机溶剂提取脂质 通常根据脂质的性质，采用不同的有机溶剂抽提不同的脂质，中性脂用乙酰、氯仿、苯等极性较小的有机溶剂，膜脂用乙醇、甲醇等极性较大的有机溶剂。血浆脂质的常规临床定量分析通常不需要抽提、分离，直接采用酶法测定。抽提获得的脂质为粗纯物，需进一步分离后分析。
用层析分离脂质层析(chromatography)也称色谱，是脂质分离最常用和最基本方法，有柱层析和薄层层析(thin layer chromatography, TLC)两种形式。通常采用硅胶为固定相，氯仿等有机溶剂为流动相。由于极性较高脂质（如磷脂）与硅胶的结合比极性较低、非极脂质（如甘油三酯）紧密，所以硅胶对不同极性脂质的吸附能力不同。抽提获得的混合脂质通过层析系统时，非极性脂质移动速度较极性脂质快，从而将不同极性脂质分离，用于下一步分析。
根据分析目的和脂质性质选择分析方法 脂质分离后，常常需要进行定量或定性分析。层析后用碱性蕊香红、罗丹明或碳等染料显色，然后扫描显色的斑点进行定量分析。也可通过显色斑点对比样品与已知脂质的迁移率进行定性分析。还可以洗脱、收集层析分离的脂质，采用适当的化学方法（如滴定、比色等）测定含量。更精细的定量定性分析，可根据分析目的和脂质性质，选用质谱法、红外分光光度法、荧光法、核磁共振法、气-液色谱法(gas-liquid chromatography)等分析。
复杂的脂质分析还需特殊的处理 脂质的组成及结构复杂，对其分析常常需要特殊处理。如甘油三酯、胆固醇酯、磷脂中的脂肪酸多种多样、结构差异大。对其分析需经特殊处理，使其释放，再结合前述方法分析。甘油三酯、磷脂、胆固醇酯可用稀酸和碱处理使脂肪酸释放，鞘脂则需强酸处理才能释放脂肪酸。采用特定的磷脂酶还可特异释放磷脂特定分子部位的脂肪酸。