新大专生物化学课件：探索脂质组成、性质与功能

生物化学脂质的组成、性质与功能欢迎来到高等院校大专生物化学课程本课程由王教授主讲，将在年春季学期深入探讨脂质的组成、性质与功能脂质作为生物2025分子的重要组成部分，在生命活动中扮演着关键角色在接下来的课程中，我们将从分子层面解析脂质的化学结构、物理特性，探讨其在细胞膜中的排列方式，分析其在能量代谢、信号传导等生理过程中的重要作用，并了解脂质代谢异常与疾病的关系课程概述课程主要内容代谢与疾病本课程将系统介绍脂质的基本定义与分类体系，深入探讨不课程将详细阐述脂质在生物体内的合成、分解和转运过程，同类型脂质的化学结构特点及其独特的物理性质我们将详解析这些代谢途径的分子机制和调控网络我们还将探讨脂细分析脂质在生物膜中的关键作用，以及它们如何维持细胞质代谢异常与各种疾病之间的密切关系，包括心血管疾病、的正常功能肥胖症和神经退行性疾病等学习目标理解脂质的化学组掌握主要脂质类别成和基本性质的结构特点通过学习，你将能够描述你将学会区分甘油脂、鞘脂质的分子结构特征，解脂、固醇类等不同种类的释其疏水性质的形成原因，脂质，并熟悉它们的结构并理解这些特性如何影响特征、生物合成途径以及脂质在生物体内的行为和在生物体内的分布规律功能了解脂质在细胞中的生物学功能课程将帮助你理解脂质作为能量储存、膜结构组分和信号分子的多重作用，以及它们如何参与调节细胞的生理过程什么是脂质？基本定义分子特性脂质是一类不溶于水，但能溶脂质分子通常表现出明显的疏于乙醇、丙酮等有机溶剂的生水性或两亲性特征两亲性脂物分子这种溶解特性源于其质（如磷脂）含有亲水头部和分子结构中大量的碳氢键，形疏水尾部，这使它们能够在水成疏水性区域脂质主要由碳、环境中自组装形成特定结构，氢、氧元素组成，某些特殊脂如微胶团和生物膜质还含有磷、氮等元素生物功能脂质在生物体中发挥多种关键功能，包括能量储存、细胞膜结构形成、信号传导、保温隔热等据研究统计，全球脂质研究市场规模在年已达亿美元，显示了脂质研究的重要性和广阔前景2024280脂质的基本特性疏水性密度特性脂质分子富含非极性的碳氢链，使其表现大多数脂质的密度低于水，通常在

0.8-出明显的亲油性（疏水性）这一特性是范围内这也是油脂在水上漂

0.9g/cm³脂质能够形成细胞膜、参与能量储存的基浮的原因这种特性在脂质提取和分离过础程中具有重要意义膜形成能力熔点特性两亲性脂质（如磷脂）能在水环境中自发脂质的溶解性显著受到温度影响，随温度组装成双分子层结构这一特性是生物膜升高而增加不同脂质因分子结构差异，形成的分子基础，对细胞结构和功能至关熔点各异，这直接影响其在生物体内的物重要理状态和功能脂质的主要分类脂溶性维生素包括维生素、、、四类A DE K萜类与异戊二烯衍生物由异戊二烯单元组成非甘油脂鞘脂、固醇类等甘油脂中性脂肪、磷脂等脂肪酸饱和与不饱和脂肪酸脂肪酸基础知识化学结构脂肪酸由一条碳氢链和一个羧基（）组成，形成长链羧酸这种-COOH结构赋予脂肪酸独特的物理化学性质，使其成为更复杂脂质的基本构建单元碳链长度分类根据碳原子数量，脂肪酸可分为短链（）、中链（）、C2-C6C8-C12长链（）和超长链（）脂肪酸不同长度的脂肪酸具有C14-C18≥C20不同的代谢途径和生理功能饱和度区分饱和脂肪酸碳链中不含双键，呈直线状排列；不饱和脂肪酸含有一个或多个碳碳双键，因此分子形状呈弯曲状这种结构差异显著影响其物理性-质构型差异不饱和脂肪酸还可根据双键周围的氢原子排列方式分为顺式和反式构型自然界中大多数不饱和脂肪酸以顺式构型存在，而反式脂肪酸多为人工加工食品中出现常见饱和脂肪酸脂肪酸名称碳原子数主要来源特点与用途丁酸发酵乳制品具有特殊气味，对肠道健康有益C4:0月桂酸椰子油、月桂油含量可达椰子油总脂肪酸的以C12:040%上棕榈酸棕榈油、动植物脂肪自然界最常见的饱和脂肪酸C16:0硬脂酸动物脂肪、可可脂室温下呈固态，是巧克力硬度的关键C18:0因素饱和脂肪酸的熔点随碳链长度增加而显著升高，大约每增加个碳原子，熔点提高约°这一特性解释了为什么含有较高比例长链饱和脂肪酸的食物（如牛油）28-10C在室温下呈固态常见不饱和脂肪酸油酸亚油酸与C18:1C18:2EPA DHA橄榄油中含量丰富，约占总脂肪酸的亚油酸属于系列必需脂肪酸，人体这两种长链多不饱和脂肪酸主要存ω-6ω-3以上油酸具有一个顺式双键，使无法合成，必须从食物中获取它在葵在于海洋鱼油中二十碳五烯酸70%EPA分子呈弯曲状态，是单不饱和脂肪酸的花籽油、玉米油等植物油中含量丰富含有个双键，而二十二碳六烯5DHA代表研究表明，油酸有助于维持健康亚油酸是多种生物活性分子的前体，参酸含有个双键它们在大脑发育、视6的血脂水平，降低心血管疾病风险与炎症反应和免疫调节网膜功能和心血管健康方面扮演关键角色脂肪酸的物理性质碳原子数饱和脂肪酸°单不饱和脂肪酸°多不饱和脂肪酸°CCC脂肪酸的化学反应酯化反应氢化反应氧化反应皂化反应脂肪酸与醇类化合物发生不饱和脂肪酸中的碳碳双不饱和脂肪酸易被氧气氧脂肪酸酯（如甘油三酯）-酯化反应，形成酯键这键可以加氢转变为单键，化，特别是在光照和金属在强碱条件下水解形成脂是甘油三酯和磷脂等复合成为饱和脂肪酸食品工离子存在的条件下这一肪酸盐和甘油脂肪酸盐脂质合成的基本反应在业中常利用氢化反应来提反应产生过氧化物，导致即为肥皂的主要成分，具生物体内，这一反应通常高植物油的稳定性和改变脂质酸败，影响食品风味有优良的清洁功能，这也需要提供能量并由特其物理性质，但同时也会和营养价值，在生物体内是肥皂制造的基本原理ATP定酶催化完成产生反式脂肪酸还与氧化损伤相关甘油三酯结构甘油三酯是由一分子甘油与三分子脂肪酸形成的酯类化合物甘油骨架上有三个可被酯化的羟基位点，分别标记为、sn-1和这三个位置可以连接相同或不同的脂肪酸，创造出极其丰富的同分异构体sn-2sn-3自然界中的甘油三酯很少含有三个完全相同的脂肪酸，通常是不同脂肪酸的混合物甘油三酯的物理性质，如熔点和流动性，主要取决于其脂肪酸组成的饱和度含有更多不饱和脂肪酸的甘油三酯通常在较低温度下保持液态甘油三酯功能9kcal/g50-65%35%能量密度储备能量比例全球肥胖率甘油三酯是生物体内最高效的能量储存形式，每克可在健康成年人体内，甘油三酯形式储存的能量占总能全球成年人中约超重或肥胖，与过度脂肪储存35%产生千卡热量，是碳水化合物的倍量储备的一半以上直接相关

92.25甘油三酯作为主要的能量储存分子，在脂肪组织中大量积累除了能量储存功能外，体内脂肪还提供热绝缘保护，减少体热散失；同时为重要器官提供机械缓冲，防止外力损伤现代研究表明，脂肪组织不仅是能量储存场所，还是活跃的内分泌器官，能产生多种细胞因子（如瘦素、脂联素等），参与全身代谢调节全球肥胖率持续攀升与现代生活方式导致的甘油三酯过度积累密切相关磷脂基础知识极性头部1磷酸连接的亲水基团甘油骨架2连接头部和尾部的中心结构疏水尾部3两条脂肪酸形成的疏水区磷脂是生物膜的主要成分，其独特的两亲性结构使其在水环境中能自发形成双分子层磷脂分子包含一个甘油骨架，其和位置与两sn-1sn-2个脂肪酸形成酯键，而位置则与磷酸基团相连，磷酸进一步与不同的极性分子（如胆碱、乙醇胺、丝氨酸、肌醇）结合形成磷脂的头部sn-3常见的磷脂头部基团包括胆碱（形成磷脂酰胆碱）、乙醇胺（形成磷脂酰乙醇胺）、丝氨酸（形成磷脂酰丝氨酸）和肌醇（形成磷脂酰肌醇）这种结构使磷脂具有亲水的头部和疏水的尾部，在细胞膜中排列成双层结构，亲水头部朝向水相，疏水尾部相互作用于膜内部重要的磷脂类型磷脂酰胆碱磷脂酰乙醇胺PC PE作为细胞膜的主要成分，磷脂酰胆碱在哺乳动物细胞外膜中占磷脂总量的主要分布在细胞内膜系统中，是线粒体内膜的重要组成部分其头部较小，PE其分子中含有季铵盐结构，在生理下呈永久性正电荷，有助导致分子呈圆锥形，有助于膜曲率形成和膜融合过程在某些细菌中，可40-50%pH PE于膜的稳定性也是肺表面活性物质的重要组分，防止肺泡塌陷占磷脂总量的以上，参与细胞分裂过程PC70%磷脂酰丝氨酸磷脂酰肌醇PS PI在正常细胞中主要分布于细胞膜内侧当细胞凋亡时，从内侧翻转到及其磷酸化衍生物在细胞信号转导中发挥关键作用可在不同位置被磷PS PSPI PI外侧，成为巨噬细胞识别和清除凋亡细胞的信号带负电荷，能与某些钙酸化，形成单磷酸、双磷酸和三磷酸衍生物，调控多种细胞过程，包括细胞PS依赖性蛋白质相互作用，参与信号传导增殖、存活和细胞骨架重组等鞘脂类鞘氨醇骨架神经鞘磷脂1所有鞘脂的基本结构单元髓鞘的主要成分，提供电绝缘2神经节苷脂脑苷脂4复杂的糖基化鞘脂，神经组织丰富3含单糖的糖鞘脂，参与细胞识别鞘脂类是一组以鞘氨醇骨架为基础的脂质，而非甘油骨架鞘氨醇是一种长链氨基醇，其氨基与脂肪酸形成酰胺键，形成神经酰胺，这是所有复杂鞘脂的前体鞘脂在神经系统中特别丰富，参与神经元信号传导和神经保护功能神经鞘磷脂是髓鞘的主要组分，对神经冲动的快速传导至关重要脑苷脂和神经节苷脂含有不同复杂度的糖基，参与细胞间识别和信号传导神经节苷脂的糖链特别复杂，由多个单糖和唾液酸组成，在神经发育和功能中发挥关键作用固醇类脂质胆固醇植物固醇胆汁酸胆固醇是动物细胞膜的重要组分，其特植物固醇（如豆固醇、谷固醇和菜油固胆汁酸是由胆固醇衍生的两亲性分子，征性的四环结构赋予分子独特的平面刚醇）在结构上与胆固醇相似，但侧链修在肝脏合成后储存于胆囊中进食后释性在细胞膜中，胆固醇通过其疏水性饰不同这些化合物丰富存在于谷类、放到小肠，作为强效乳化剂帮助脂质消环状结构与磷脂尾部相互作用，调节膜坚果和植物油中植物固醇可以抑制肠化吸收胆汁酸还作为信号分子，调节的流动性和稳定性胆固醇还是类固醇道对胆固醇的吸收，因此被用作降低血葡萄糖代谢、脂质代谢和能量平衡，参激素、维生素和胆汁酸的合成前体胆固醇的功能性食品添加剂与肠道微生物群的调节D胆固醇结构与功能1化学结构特点胆固醇由四个相连的环状结构（甾环）构成，带有一个羟基和一条碳氢侧链这种独特结构赋予胆固醇高度疏水性，同时通过羟基与水分子形成有限的相互作用2膜流动性调节胆固醇在细胞膜中的插入作用如分子垫片，在高温下限制磷脂移动减少流动性，在低温下防止磷脂紧密堆积增加流动性，从而拓宽膜的功能温度范围3维生素合成D皮肤中的脱氢胆固醇在紫外线照射下转化为维生素前体，随后在肝脏和肾脏7-D3进一步羟化形成活性维生素，调节钙磷代谢和骨骼健康D4激素合成前体胆固醇是各种甾体激素的合成起始物质，包括性激素（雄激素、雌激素、孕激素）、糖皮质激素和盐皮质激素，这些激素调控生殖、发育和代谢等多种生理过程萜类与异戊二烯衍生物类胡萝卜素中聚萜类四萜（）包括类胡萝卜素家族，低聚萜类C40二萜（）包括植物激素赤霉素如胡萝卜素、叶黄素和玉米黄质异戊二烯基本单元C20β-单萜（）和倍半萜（）是和叶绿素侧链成分植基醇三萜这些色素分子不仅赋予植物鲜艳的C10C15异戊二烯是一种含5个碳原子（C5）植物香精油的主要成分，如柠檬烯（）如皂苷，是具有表面活性黄色、橙色和红色，还在光合作用C30的化合物，是所有萜类化合物的基（柑橘香气）和蒎烯（松树香的化合物，在植物防御系统中发挥和抗氧化防御中扮演重要角色α-本构建单元这些分子通过头尾相气）这些化合物赋予植物特有的作用，某些还具有药用价值连的方式形成各种长度的碳链，创气味，在植物昆虫互作中发挥信号-造出丰富多样的天然产物分子作用脂溶性维生素维生素A维生素存在于动物肝脏、鱼肝油、全脂乳制品中，植物中的类胡萝卜素（如胡萝卜素）可转化为维生素它对视觉至关重要，是视网膜中视紫红质Aβ-A的组成部分，同时维持上皮组织健康和支持免疫功能缺乏可导致夜盲症和角膜干燥维生素D维生素主要通过皮肤在阳光照射下合成，少量来自食物如鱼肝油、鱼类和强化食品它促进钙磷吸收和骨骼矿化，调节免疫功能缺乏导致儿童佝偻病D和成人骨质软化症，但过量摄入可能引起高钙血症和肾脏损伤维生素E维生素（主要为生育酚）丰富存在于植物油、坚果和种子中作为强效抗氧化剂，它保护细胞膜脂质免受氧化损伤，维持细胞完整性还参与免疫功Eα-能调节和神经保护缺乏罕见，通常只在脂质吸收障碍患者中出现脂质在细胞膜中的排列磷脂酰胆碱磷脂酰乙醇胺磷脂酰丝氨酸磷脂酰肌醇鞘磷脂胆固醇膜脂质的流动性温度影响温度升高增加分子热运动，提高膜流动性；温度降低则减缓分子运动，降低流动性在特定温度下可发生相变，使膜从流动状态转变为凝胶状态不饱和度作用不饱和脂肪酸中的双键造成分子弯曲，阻碍脂质紧密堆积，增加膜流动性含高比例不饱和脂肪酸的磷脂使膜在较低温度下保持流动状态胆固醇调节胆固醇在膜中的双重作用高温时限制脂质运动降低流动性；低温时防止脂质紧密排列增加流动性，从而稳定膜结构并拓宽其功能温度范围环境适应细菌通过调整膜脂质组成应对环境温度变化低温环境中增加不饱和脂肪酸比例，维持足够的膜流动性；高温环境则增加饱和脂肪酸和长链脂肪酸含量膜转运与脂质细胞膜的脂质双分子层形成选择性屏障，阻止大多数极性分子自由通过，同时允许小型脂溶性分子（如₂、₂和苯酚）O CO通过简单扩散穿过膜转运蛋白嵌入脂质双分子层中，与周围脂质环境紧密相互作用以维持其功能构象，帮助离子和亲水性分子通过膜屏障膜脂质本身也需要特殊机制进行转运由于磷脂分子极性头部无法穿过疏水膜核心，自发翻转（）速率极低，需要flip-flop特殊的酶磷脂转位酶（、和）帮助磷脂分子在膜两侧间转移，维持膜的不对称性此外，脂—flippase floppasescramblase质转运蛋白可介导不同细胞器膜之间的脂质分子转运，确保各膜系统保持特定的脂质组成信号传导与脂质细胞响应基因表达、蛋白质活性调节、细胞存活或凋亡1下游信号分子2蛋白激酶、磷酸酶和转录因子激活脂质第二信使

3、₃、₃和等信号分子DAG IPPIP S1P脂质信号通路4磷脂酰肌醇、鞘脂和花生四烯酸通路脂质在细胞信号传导中扮演着关键角色，不仅作为信号分子的前体，还直接作为第二信使参与信号级联放大磷脂酰肌醇信号通路中，磷脂酰肌醇二磷-4,5-酸（₂）在受体激活后被水解为肌醇三磷酸（₃）和二酰基甘油（）₃触发细胞内钙释放，而激活蛋白激酶，进一步引发下游PIP-1,4,5-IP DAGIP DAGC反应花生四烯酸级联反应则通过磷脂酶₂切割膜磷脂释放花生四烯酸，后者可转化为多种生物活性分子，如前列腺素和白三烯，调节炎症反应此外，鞘氨醇A-磷酸（）作为重要的脂质信使，调控细胞增殖、存活和迁移膜中的脂筏区域富含胆固醇和鞘脂，为多种信号蛋白提供平台，促进信号复合物组装和信1-S1P号传导效率脂质氧化自由基攻击活性氧（）如羟基自由基（）从不饱和脂肪酸分子中提取氢原子，ROS·OH特别是双键附近的亚甲基氢，形成不稳定的脂质自由基这一过程是脂质过氧化的起始步骤氧加成反应脂质自由基与分子氧（₂）反应生成脂质过氧自由基（）这些O L-OO·中间体极不稳定，会继续从附近的脂肪酸分子中提取氢原子，形成脂质过氧化物并产生新的脂质自由基，引发链式反应链式传播氧化反应呈链式扩展，一个初始自由基可引发多个脂质分子氧化过氧化物可分解为醛类（如丙二醛）和烯醇类等次级产物，这些产物可与MDA和蛋白质发生交联反应，造成进一步损伤DNA抗氧化防御生物体通过多种抗氧化机制抵抗脂质过氧化，包括酶促系统（超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、谷胱甘肽过氧化物酶）和非酶促抗氧化剂（维生素、E维生素、谷胱甘肽），终止自由基链式反应C脂质的消化与吸收口腔处理唾液中的舌脂肪酶开始脂肪消化，但活性有限咀嚼主要将脂肪颗粒机械分散，增大表面积，为后续消化做准备大多数脂类在口腔阶段几乎不被化学分解胃部乳化胃蠕动将食物脂肪进一步机械分散，形成乳剂胃脂肪酶在酸性环境中活跃，主要水解短链和中链甘油三酯，但对长链甘油三酯作用有限，仅占总脂肪消化的10-30%胰酶作用小肠中，胰脂肪酶与辅因子（胰脂肪酶相关蛋白）结合，在胆汁盐乳化的脂滴表面高效催化甘油三酯水解主要水解和位置，产生单2sn-1sn-32-酰基甘油和游离脂肪酸4微胶束形成消化产物（单酰基甘油、脂肪酸）与胆汁盐、胆固醇和卵磷脂形成微胶束，将疏水性脂质产物溶解于水相中这些微胶束将脂质运送至小肠上皮细胞刷状缘，脂质分子扩散进入肠上皮细胞5乳糜微粒形成进入肠上皮细胞后，脂肪酸和单酰基甘油在内质网重新合成甘油三酯，与载脂蛋白、胆固醇和磷脂组装成乳糜微粒这些颗粒通过淋巴系统进入血液循环，将脂质运送至全身组织脂蛋白与脂质运输乳糜微粒极低密度脂蛋白CM VLDL由肠道上皮细胞合成，直径，密度最低的脂蛋白，主由肝脏合成，直径，富含内源性甘油三酯作100-1000nm30-80nm50-65%要成分为甘油三酯作用是将饮食中的脂质从肠道输送到用是将肝脏合成的脂质转运到外周组织随着循环过程中甘油三酯被85-92%外周组织，尤其是脂肪组织和肌肉半衰期约小时，在血液中停留时脂蛋白脂肪酶水解，逐渐转变为中密度脂蛋白，最终形成1VLDL IDL间非常短暂LDL低密度脂蛋白高密度脂蛋白LDL HDL代谢的最终产物，直径，主要载体是胆固醇酯主要由肝脏和小肠合成，直径，蛋白质含量最高VLDL18-25nm45-8-11nm45-55%将胆固醇运送至外周组织，通过受体介导的内吞作用参与反向胆固醇运输，将外周组织多余的胆固醇收集并运回肝脏50%LDL LDL HDL被细胞摄取血液中水平升高与动脉粥样硬化和心脏病风险增加进行代谢或排泄水平高与心血管疾病风险降低相关，因此被称LDL HDL密切相关为好胆固醇脂肪酸氧化131470%产量氧化步骤能量效率ATPβ-一个棕榈酸分子完全氧化可产生个每个氧化循环移除两个碳原子并生成个₂和脂肪酸氧化的能量转化效率高达C16:01311FADH70%分子个ATP1NADH脂肪酸氧化（氧化）是在线粒体基质中进行的分解代谢过程，通过循环反应逐步切割脂肪酸碳链，每次循环移除两个碳原子氧化过程包括四个连续步骤脱氢β-（₂）、水合、再脱氢（⁺）和硫解（与反应）每个循环产生一分子乙酰，一分子₂和一分子FAD→FADH NAD→NADH CoA CoA FADHNADH长链脂肪酸必须先通过肉碱穿梭系统进入线粒体肉碱棕榈酰转移酶（）催化脂酰与肉碱结合形成脂酰肉碱，该复合物通过内膜转运蛋白进入基质，然I CPT-I CoA后由转化回脂酰奇数碳链脂肪酸氧化的最终产物除了乙酰外还有丙酰，后者经特殊途径转变为琥珀酰进入三羧酸循环CPT-II CoA CoA CoACoA酮体的产生与利用肝脏合成血液运输大量乙酰在肝线粒体中通过酮体合成1酮体从肝脏释放入血液，运输至外周组织CoA途径转化为酮体2禁食状态组织利用4低血糖和低胰岛素水平触发脂肪动员和酮3脑、肌肉等组织摄取酮体作为替代能源体产生酮体是在禁食、低碳水化合物饮食或糖尿病等情况下，肝脏产生的水溶性分子，包括乙酰乙酸、羟丁酸和丙酮当碳水化合物供应不足β-时，脂肪组织释放大量脂肪酸进入血液，肝脏摄取这些脂肪酸并进行氧化，产生大量乙酰β-CoA当乙酰超过肝脏三羧酸循环的处理能力时，多余的乙酰被转化为酮体酮体通过血液运送到脑组织、肌肉等地，作为葡萄糖的替CoACoA代能源特别是在长期禁食状态下，大脑能够适应使用酮体满足高达的能量需求，从而保护宝贵的血糖供应然而，在糖尿病酮症酸70%中毒中，由于胰岛素极度缺乏，酮体产生过多导致血液酸化，是一种威胁生命的紧急情况脂肪酸合成合成位置与酶系统合成特点与调控与氧化不同，脂肪酸合成发生在细胞质中，而非线粒体脂肪酸合成过程中，碳链以两个碳原子为单位逐步延长，每β-合成过程由不同的酶系统完成，主要为脂肪酸合成酶次加成需要提供还原力通常合成的主要产物是棕FAS NADPH复合体，这是一个多功能酶复合体，整合了合成所需的全部榈酸，随后可通过延长酶和去饱和酶进一步修饰，C16:0催化活性产生更长链和不饱和脂肪酸脂肪酸合成的起始步骤是乙酰羧化为丙二酰，这一脂肪酸合成受多层次调控，包括底物可得性、酶活性变化和CoACoA反应由乙酰羧化酶催化，是合成过程的限速步骤和主要基因表达水平调控胰岛素促进脂肪酸合成，而胰高血糖素CoA调控点丙二酰为脂肪酸链延长提供两碳单元和肾上腺素则抑制合成过程长期高碳水化合物饮食也会上CoA调脂肪酸合成相关酶的表达甘油脂的合成磷脂酸形成甘油磷酸通过甘油磷酸酰基转移酶的作用，与两分子脂酰反应形成磷脂酸磷-3--3-CoA脂酸是所有甘油脂合成的关键中间体，可用于合成甘油三酯或各类磷脂合成过程中，脂酰首先在位置反应，随后在位置反应CoA sn-1sn-2甘油三酯合成磷脂酸在磷脂酸磷酸酶作用下失去磷酸基团，形成二酰基甘油随后，二酰基甘DAG油与第三分子脂酰在二酰基甘油酰基转移酶催化下反应，形成甘油三酯这一途径CoA主要在肝脏和脂肪组织中活跃，为能量储存提供支持磷脂合成磷脂合成主要通过通路进行二酰基甘油可与不同的活化极性头部结合，Kennedy形成各类磷脂例如，与胆碱结合形成磷脂酰胆碱，与乙醇胺结合形成CDP-CDP-磷脂酰乙醇胺此外，磷脂之间可通过磷脂交换反应互相转化，增加磷脂多样性组织特异性合成肝脏和脂肪组织的甘油脂合成存在显著差异肝脏合成的甘油三酯可与载脂蛋白组装成释放入血，而脂肪组织主要储存甘油三酯于细胞内各种组织也表VLDL现出特异的磷脂合成模式，确保其膜系统具有适当的脂质组成胆固醇合成与调控脂质代谢的激素调控胰岛素作用胰高血糖素作用肾上腺素作用胰岛素是进食后分泌的主要同化胰高血糖素在禁食状态下分泌增肾上腺素作为应激激素，在体力激素，显著促进脂肪合成并抑制加，与胰岛素作用相反，促进脂活动和紧急情况下分泌增加，促脂肪分解它通过多种机制促进肪分解和抑制脂肪合成它通过进脂肪动员提供快速能量它通葡萄糖进入细胞，提高乙酰激活腺苷酸环化酶提高细胞内过与脂肪细胞肾上腺素受体结CoAβ-羧化酶和脂肪酸合成酶活性，同水平，激活蛋白激酶，合，激活类似于胰高血糖素的cAMP A时抑制激素敏感脂肪酶，减少脂进而活化激素敏感脂肪酶，促进信号通路，迅速促进甘油cAMP肪动员胰岛素还促进肝脏脂肪脂肪组织释放脂肪酸同时抑制三酯水解和脂肪酸释放，为肌肉酸合成和甘油三酯生成，提高脂肪酸和甘油三酯合成相关酶活和其他组织提供燃料分泌性VLDL甲状腺激素作用甲状腺激素通过提高基础代谢率影响脂质代谢它增加线粒体数量和活性，促进脂肪酸氧化；同时上调受体表达，促进胆固LDL醇清除甲状腺功能亢进患者通常表现出加速的脂质代谢和体重减轻，而甲状腺功能减退则与高脂血症和体重增加相关脂质与饮食健康地中海饮食模式饱和脂肪与健康富含橄榄油、坚果、鱼类和适量红酒，过量摄入饱和脂肪可能升高血浆LDL有益心血管健康大量研究表明，遵胆固醇水平，增加心血管疾病风险循地中海饮食模式可降低心脏病、中大多数健康指南建议限制饱和脂肪摄12风和型糖尿病风险，这与其均衡的入量，将其控制在总能量摄入的27-脂肪酸构成密切相关以内10%反式脂肪危害与平衡ω-3ω-6人工反式脂肪（部分氢化植物油）与现代饮食中比例失衡（约ω-6/ω-3心血管疾病高度相关，能同时提高43），理想比例应接近增加15:14:1并降低水平许多国家已立脂肪酸摄入有助于维持炎症平衡，LDL HDLω-3法限制或禁止食品中的反式脂肪含量，降低慢性疾病风险鱼油、亚麻籽油建议摄入量接近零是良好的来源ω-3血脂异常与疾病血脂异常类型特征性改变主要风险治疗策略高胆固醇血症血浆总胆固醇和动脉粥样硬化，冠心他汀类药物，饮食调升高病整LDL高甘油三酯血症血浆甘油三酯胰腺炎，代谢综合征贝特类药物，ω-3脂肪酸150mg/dL混合型高脂血症多种脂质参数同时异心血管事件风险显著联合用药，生活方式常增加干预家族性高胆固醇血症极高，黄色瘤，岁即可发生高强度他汀，LDL20-40早发心脏病心肌梗死抑制剂PCSK9血脂异常是心血管疾病的主要危险因素之一高胆固醇血症可分为原发性（通常有遗传背景）和继发性（由其他疾病如甲状腺功能减退引起）动脉粥样硬化发展过程始于血管内皮功能障碍，渗入LDL内皮下被氧化，引发炎症反应，巨噬细胞吞噬氧化形成泡沫细胞，逐步形成脂质条纹和斑块LDL家族性高胆固醇血症是由受体基因突变导致的单基因疾病纯合子患者受体完全缺失，血浆LDL LDL可高达正常值的倍，若不治疗通常在岁前发生心肌梗死杂合子患者受体活性减半，LDL6-1020水平约为正常值的倍，心脏病风险显著增加血脂检测是评估心血管风险的重要手段，通常包LDL2括总胆固醇、、和甘油三酯测定LDLHDL肥胖与脂质代谢紊乱脂肪组织重塑肥胖过程中，脂肪组织通过两种机制扩张脂肪细胞肥大（现有细胞体积增大）和增生（前体细胞分化为新脂肪细胞）肥大是主要机制，但当细胞达到临界大小后，若继续摄入过量能量，就会触发前体细胞增殖和分化过度肥大的脂肪细胞可达正常细胞体积的倍，功能显著受损3-4慢性炎症肥胖状态下，肥大的脂肪细胞分泌促炎细胞因子（如、），吸引巨噬细胞浸润脂肪组织这些巨噬细胞环绕死亡脂肪细胞形成冠状结构，TNF-αIL-6进一步放大炎症反应慢性低度炎症是连接肥胖与胰岛素抵抗、糖尿病等代谢紊乱的关键环节胰岛素抵抗脂肪组织炎症和游离脂肪酸水平升高干扰胰岛素信号传导，导致胰岛素抵抗这表现为细胞对胰岛素的反应性下降，葡萄糖摄取减少，脂解抑制作用减弱胰岛素抵抗是代谢综合征的核心特征，与肥胖、高血糖、高血压和血脂异常紧密相连非酒精性脂肪肝单纯性脂肪变性1肝细胞内甘油三酯积累超过5%脂肪性肝炎2脂肪变性基础上出现炎症和肝细胞损伤纤维化和肝硬化3进行性瘢痕形成和肝功能衰退非酒精性脂肪肝病已成为全球最常见的慢性肝病，影响约的全球人口其特征是在缺乏过量酒精摄入的情况下，肝细胞内脂质NAFLD25%过度积累发病机制涉及多重打击胰岛素抵抗导致脂肪组织释放过多脂肪酸进入肝脏；肝脏脂肪酸摄取增加和氧化减少；肝脏脂肪酸和甘β-油三酯合成增强；分泌相对不足VLDL从单纯性脂肪肝进展为非酒精性脂肪性肝炎涉及氧化应激、脂质过氧化、内质网应激和线粒体功能障碍这些因素触发肝细胞炎症和NASH损伤，进而可发展为纤维化和肝硬化诊断依赖影像学检查（超声、或）和肝功能指标，严重病例需进行肝活检以明确病理阶NAFLD CTMRI段治疗主要包括生活方式改变、体重减轻和改善胰岛素敏感性脂质与神经系统脑组织脂质含量髓鞘形成与脂质除水分外，脑组织干重的是脂质，是人体脂质含量最高的器官之髓鞘是由少突胶质细胞形成的绝缘层，包裹在神经元轴突周围，加速60%一这些脂质种类丰富，包括复杂的鞘脂、胆固醇和大量多不饱和脂神经冲动传导髓鞘由的脂质和的蛋白质组成，主70-80%20-30%肪酸神经系统的高脂质含量反映了脂质在维持神经功能中的核心作要脂质成分包括胆固醇、神经鞘磷脂和糖脑苷脂鞘脂代谢异常可导用致严重的神经退行性疾病与大脑发育脑血屏障与脂质转运DHA（二十二碳六烯酸）是大脑中最丰富的脂肪酸，占大脑脂肪脑血屏障高度选择性地控制物质进入脑组织，许多脂质无法自由通过DHAω-3酸总量的对胎儿期和婴幼儿期大脑发育至关重要，参脑中的脂质主要通过局部合成获得，但某些必需脂肪酸必须从外周转10-15%DHA与突触形成、神经元分化和大脑灰质发育孕期和哺乳期摄入不运特殊转运蛋白如专门负责将等长链脂肪酸运送到脑DHA MFSD2A DHA足可能影响婴儿认知发展组织脂质与免疫功能花生四烯酸释放免疫激活触发磷脂酶₂切割膜磷脂，释放花生四烯酸A前列腺素合成环氧合酶将花生四烯酸转化为前列腺素，调节炎症白三烯形成脂氧合酶途径产生白三烯，促进炎症和过敏反应炎症消退解析素和保护素等促进炎症消退和组织修复脂质在免疫系统中扮演多重角色，既作为信号分子参与免疫调节，又构成免疫细胞膜的重要组分当免疫细胞被激活时，膜磷脂中的花生四烯酸（系列）被释放，随后通过不同酶系转ω-6化为多种脂质介质环氧合酶（）途径产生前列腺素和血栓素，调控血管舒缩、血小板聚COX集和痛觉；脂氧合酶（）途径产生白三烯，促进炎症反应和过敏反应LOX近年研究发现，特定脂质介质在炎症消退过程中发挥关键作用解析素、保护素和马来素这类衍生于脂肪酸（如和）的化合物，具有促进炎症消退和组织修复的功能此外，ω-3EPA DHA脂质还直接影响细胞分化和功能，如鞘氨醇磷酸调节细胞迁移，某些糖脂识别自然杀伤T-1-T细胞这些发现为开发脂质介导的免疫调节疗法提供了新思路T脂质与癌症癌细胞通常表现出代谢重编程，包括脂质代谢异常，以满足其快速增殖的需求与正常细胞不同，多数癌细胞即使在外源脂肪酸充足的情况下也大量进行脂肪酸从头合成这种现象与脂肪酸合成酶等关键酶的表达增加相关，在多种癌症中高表达，并FASN FASN与预后不良相关癌细胞合成的脂肪酸用于膜合成、能量储存和信号传导分子生产癌细胞的膜脂质组成也发生显著变化，通常表现为高不饱和度，这影响膜流动性和信号传导胆固醇代谢同样被重新编程，多种癌症表现出胆固醇合成增强和积累增加这些变化促进肿瘤生长、侵袭和转移能力基于对癌症脂质代谢的理解，研究者开发了多种针对脂质代谢的治疗策略，包括抑制剂、他汀类药物和脂肪酸氧化抑制剂，这些可能成为未来癌症治疗的新靶点FASNβ-脂质组学研究方法质谱技术分离与分析技术质谱法是脂质组学研究的核心技术，能够高灵敏度地鉴定和色谱技术在脂质分析中起着关键作用，包括薄层色谱TLC定量复杂脂质混合物常用的质谱技术包括电喷雾电离质谱用于初步分离不同脂类；高效液相色谱提供高分辨HPLC、基质辅助激光解析电离飞行时间质谱率分离，特别是配备反相柱或疏水作用色谱柱时；气相色谱ESI-MS MALDI-和三重四极杆质谱串联质谱技术通过则主要用于分析脂肪酸甲酯，提供脂肪酸组成信息TOF MSMS/MS GC产生特征碎片离子，提供脂质分子结构信息，实现脂质亚类核磁共振技术可无损分析脂质结构，提供立体化学NMR和分子种类的精确鉴定信息，是结构鉴定的重要手段脂质组学研究生成海量数据，需要生物信息学工具进行处理和分析专门的脂质组学数据库如提供脂质分类、LIPID MAPS结构和质谱信息参考；数据处理软件如和帮助从复杂谱图中识别脂质分子；而统计分析工具则用于LipidBlast LipidXplorer多变量数据分析，发现生物标志物和代谢通路变化脂质提取与分析样品提取法是经典的脂质提取方法，使用氯仿甲醇混合溶剂提取后形成两相系统，Folch:2:1,v/v脂质溶于下层有机相，而非脂质物质则留在上层水相方法是法的变体，Bligh-Dyer Folch使用较少量的溶剂，适合水含量高的样品现代实验室还经常采用固相萃取技术，使用特殊吸附剂柱选择性捕获脂质2初步分离薄层色谱是分离不同类别脂质的快速实用技术样品点在涂有硅胶的板上，置于溶剂TLC系统中，不同脂类因极性差异以不同速率迁移显色后可观察到不同脂类形成的斑点此方法虽分辨率有限，但操作简便，适合初步分离和定性分析3脂肪酸分析气相色谱是分析脂肪酸组成的主要方法样品中的脂肪酸需先经甲酯化处理转化为脂GC肪酸甲酯，提高挥发性可精确分离不同链长和不饱和度的脂肪酸，结合质谱GC GC-MS能进一步确认分子身份和结构特征4结构鉴定液相色谱质谱联用是现代脂质组学的核心技术高分辨率质谱如、-LC-MS Q-TOF能够精确测定脂质分子量，串联质谱提供结构信息这些技术能鉴定数千种不同Orbitrap脂质分子，包括低丰度脂质和新型脂质，为研究脂质代谢变化提供强大工具脂质与药物开发他汀类药物脂质类药物他汀类是最成功的靶向脂质代谢的药物，通过抑制还原酶降低基于内源性脂质分子开发的药物包括前列腺素类似物、白三烯受体拮抗剂HMG-CoA胆固醇合成从发现第一个他汀（美伐他汀）到今天，已开发出多种他汀等拉坦前列素是一种前列腺素₂类似物，用于治疗青Latanoprost Fα药物，如辛伐他汀、阿托伐他汀等，全球年销售额超过亿美元他汀光眼；孟鲁司特是白三烯受体拮抗剂，用于哮喘治疗这300Montelukast除降低胆固醇外，还具有抗炎、抗氧化和稳定斑块等多种作用些药物模拟或调节天然脂质介质的作用，具有高度靶向性脂质递送系统新型脂质靶点脂质纳米颗粒技术是药物递送领域的重大突破，包括脂质体、固体脂质纳随着对脂质代谢和功能理解的深入，涌现出许多新的药物靶点PCSK9米粒和纳米结构脂质载体等新冠疫苗使用的脂质纳米颗粒是这抑制剂是降脂领域的突破，通过增加受体表面表达显著降低胆固mRNA LDL LDL一技术的典型应用，通过包裹并帮助其进入细胞质，实现高效递醇；而药物靶向，抑制合mRNA ASOMipomersen apoB-100mRNA VLDL送这些系统增强了药物稳定性、靶向性和生物利用度成针对脂肪酸合成酶、脂肪酸脱饱和酶的抑制剂也进入临床试验阶段脂质在工业中的应用食品工业脂质乳化剂如卵磷脂、单酰基甘油和双酰基甘油在食品工业中应用广泛，用于改善食品质地、稳定性和保质期它们促进水相和油相混合，形成稳定的乳状液，应用于巧克力、人造奶油、冰淇淋和沙拉酱等产品脂质还用作风味载体和口感改良剂，提升食品感官特性生物能源植物油和动物脂肪通过酯交换反应可转化为脂肪酸甲酯，即生物柴油与传统石化柴油相比，生物柴油可再生、生物降解性好，燃烧排放更清洁FAME全球生物柴油产能已超过万吨年，主要原料包括大豆油、菜籽油、棕榈油和废食用油，部分国家已强制添加生物柴油至常规柴油中4500/化妆品与个护脂质在化妆品领域具有多种功能蜡质脂质提供结构和稳定性；植物油和脂肪醇提供保湿和营养；磷脂和鞘脂用于皮肤屏障修复；甾醇类具有抗炎和舒缓作用天然脂质的应用迎合了消费者对清洁和绿色化妆品的需求，市场增长迅速，特别是在高端护肤品领域案例研究家族性高胆固醇血症分子机制临床表现与治疗家族性高胆固醇血症是一种常染色体显性遗传病，主要临床特征包括显著升高的胆固醇（杂合子FH FH LDL由受体基因突变导致这些突变可影响受体的合成、转，纯合子）、黄色瘤（特别是LDL

4.9mmol/L13mmol/L运、结合能力、内化过程或回收再利用纯合子患跟腱和手指伸肌腱）、角膜弓和早发性冠状动脉疾病未治LDL FH者（两个等位基因均突变）受体功能完全缺失；杂合子疗的杂合子患者冠心病风险增加倍，可能在LDL FH2030-40患者（一个等位基因突变）受体功能减半岁发生心肌梗死；而纯合子患者若不治疗，通常在岁前20死于心血管事件除受体基因外，载脂蛋白和前蛋白转化酶枯LDL BAPOB草溶菌素基因突变也可导致类似表型这些治疗方案包括高强度他汀类药物（如阿托伐他汀或瑞舒伐他9PCSK9FH基因变异导致清除障碍，血液中持续升高，加速动汀）联合依折麦布对于难治性病例，抑制剂（阿LDLLDLPCSK9脉粥样硬化发展利西尤单抗、依洛尤单抗）能进一步降低水平严重纯LDL合子患者可能需要血浆置换或肝脏移植基因治疗FHLDL技术也在积极研发中，有望为患者提供根本性治疗FH案例研究脂肪酸与心血管健康ω-3脂肪酸，特别是（二十碳五烯酸）和（二十二碳六烯酸），与心血管健康密切相关流行病学研究最早源于对格陵兰爱斯基摩人的观察，尽管高脂饮食，他们心血管疾病发病率却出奇低，这被归因于其富含海ω-3EPA DHA洋生物的饮食提供大量脂肪酸随后的前瞻性队列研究如芝加哥西部电力公司研究和日本脂质干预研究，进一步证实了摄入与心血管风险降低的关联ω-3EPA JELISω-3实验设计脂质过氧化测定抗氧化效能评估注意事项该方法可用于评价抗氧化物质的保护实验步骤样品处理应避免自氧化，最好在获取效果实验设计应包括氧化损伤模实验原理样品准备组织匀浆（1:9w/v生理后立即测定或-80°C保存；加热过程型建立（如Fe²⁺/H₂O₂处理）；不脂质过氧化丙二醛MDA测定是评价盐水）或血清样本；试剂配制

0.8%保持严格一致的时间和温度；考虑非同浓度抗氧化剂处理组；MDA含量测生物样本氧化损伤的经典方法MDA TBA溶液（pH

3.5）、10%TCA酸MDA物质对测定的干扰；结果解释需定；剂量-效应关系分析；与标准抗氧是脂质过氧化的次级产物，能与硫代溶液；反应过程将样品与TCA和结合其他氧化应激指标（如SOD活性、化剂（如维生素E）比较这种评估对巴比妥酸TBA反应生成粉红色TBA-TBA混合，沸水浴加热60分钟，冷却GSH水平）；阳性和阴性对照样本对筛选潜在抗氧化药物和功能食品具有MDA加合物，该加合物有特征吸收峰后离心；测量上清液在532nm波长确保实验质量至关重要重要价值（），可通过分光光度测吸光度，与标准曲线比较计算532-535nm MDA法定量该实验适用于评估氧化应激含量；结果表达组织样本以状态和抗氧化剂效能蛋白表示，血清样本以nmol/mg表示μmol/L未来研究方向个体化脂质组分析肠道菌群与脂质代谢表观遗传与脂质调控随着质谱技术的进步，个体化肠道微生物组与宿主脂质代谢表观遗传修饰如甲基化、DNA脂质组分析有望成为精准医学之间的相互作用日益受到关注组蛋白修饰和非编码在脂RNA的重要组成部分这包括对个微生物可直接参与胆汁酸代谢，质代谢基因表达调控中的作用体脂质代谢特征的详细描绘，产生短链脂肪酸，影响脂质吸正被广泛研究早期生活环境发现特异性生物标志物，预测收，调节宿主基因表达深入和饮食模式可通过表观遗传机疾病风险，并指导个性化治疗了解这一关系将为通过调节肠制影响终身脂质代谢这一领方案这一领域将帮助理解为道菌群来改善脂质代谢紊乱提域有望解释环境因素如何影响何相同饮食对不同个体产生不供新思路脂质相关疾病的发展同的脂质代谢反应人工智能辅助分析人工智能和机器学习技术正革新脂质组学数据处理方式这些工具能从复杂数据集中识别模式，预测分子结构，揭示代谢网络，并帮助整合多组学数据算法还可用于预测药物AI对脂质代谢的影响，加速药物开发过程复习要点52脂质主要类别脂质基本功能脂肪酸、甘油脂、鞘脂、固醇类和萜类能量储存和信号传导43主要代谢途径实验技术类型氧化、脂肪酸合成、酮体生成和脂蛋白代谢提取分离、色谱分析和质谱鉴定β-学习本课程，你应该牢固掌握脂质的结构分类与命名系统，包括各类脂肪酸的碳链长度、饱和度特征，以及复杂脂质的结构组成理解脂质的物理化学性质，如溶解性、熔点特性、两亲性质及其对生物功能的影响这些基本知识是理解脂质在生物体内行为的基础重点掌握主要脂质代谢途径的关键步骤和调控机制，包括脂肪酸氧化、合成，甘油三酯和磷脂合成，胆固醇代谢以及脂蛋白转运系统了解代谢紊乱与疾病之间的关系，特别是血脂异常、肥胖、脂肪肝等常见问题此外，还应熟悉基本的脂质分析技术原理，如脂质提取方法、色谱分离技术和质谱分析应用，这将为今后的实验研究打下基础课程总结与思考未来展望前沿技术推动脂质研究向精准医学和个性化营养方向发展疾病关联脂质代谢异常在多种疾病发病机制中的核心作用代谢网络3复杂互联的脂质合成、分解和调控途径分子基础多样化的脂质结构及其决定的物理化学性质本课程系统探讨了脂质的分子组成、物理化学性质、生物学功能及其在人体健康和疾病中的作用从脂肪酸的基本结构到复杂脂质的合成与代谢，我们全面认识了脂质在生命科学中的核心地位脂质研究的跨学科特征尤为突出，涉及生物化学、细胞生物学、分子生物学、营养学和临床医学等多个领域对脂质的深入理解需要从分子水平到整体疾病的多层次视角面对未来，脂质研究仍面临诸多挑战阐明新型脂质信号分子功能、解析复杂代谢网络调控机制、开发针对脂质代谢的精准治疗策略等我们鼓励同学们继续关注该领域进展，推荐阅读《》中的脂质研究综述和Annual Reviewof BiochemistryLIPID网站资源，拓展知识面并深化对脂质生物化学的理解MAPS。