脂质分类与脂肪酸结构
脂质可分为三大类：三酰甘油（TAG，即脂肪）、磷脂和类固醇。TAG由一个甘油骨架和三个脂肪酸残基构成。磷脂具有相同的甘油骨架和两个脂肪酸残基，但在第三位上连接有一个磷酸残基，该磷酸残基又与带正电荷的极性基团（胆碱、乙醇胺、丝氨酸、肌醇）相连。类固醇以胆固醇及其衍生物（胆汁酸、甾体激素、维生素D）为代表。
从功能上讲，TAG是主要的能量储能形式，还具有绝热和机械保护作用。磷脂由于具有两亲性（亲水头部和两个疏水尾部），构成了生物膜的双层结构。
脂肪酸可分为饱和脂肪酸（无双键）和不饱和脂肪酸——单不饱和脂肪酸（一个双键）和多不饱和脂肪酸（多个双键）。脂肪酸的命名包括碳原子数，冒号后为双键数；双键位置可通过符号 $\Delta$（从羧基端起）或 $\omega$（从甲基端起）来表示。需要掌握软脂酸（棕榈酸）、硬脂酸、亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸和二十碳五烯酸（EPA）。
乙酰辅酶A与脂酰辅酶A
这些化合物经常容易被混淆。乙酰辅酶A包含一个两碳的乙酰基（$\text{CH}_3\text{–CO–}$），由丙酮酸氧化脱羧生成，并进入三羧酸循环。脂酰辅酶A（$\text{R–CO–S-CoA}$）是带有长烃链基团 $\text{R}$ 的活化脂肪酸；正是脂酰辅酶A在脂肪和磷脂合成中充当酰基供体的作用。
此外，必须区分“脂肪”（由甘油和三个脂肪酸组成的三酰甘油）和作为独立分子的“脂肪酸”这两个概念。
3-磷酸甘油的生成
TAG的合成需要两类底物：脂酰辅酶A和3-磷酸甘油。后者可通过两条途径生成。
- 从游离甘油生成：甘油激酶催化将ATP的磷酸基团转移至甘油的第三个碳原子上，生成ADP和3-磷酸甘油。
- 从葡萄糖生成：糖酵解中间产物磷酸二羟丙酮在3-磷酸甘油脱氢酶催化下，利用NADH（$\text{NADH} \rightarrow \text{NAD}^+$）还原为3-磷酸甘油。
由于这两种酶都存在，因此两条途径在肝脏中均可运作。脂肪组织中缺乏甘油激酶，因此3-磷酸甘油的唯一来源是葡萄糖。
三酰甘油的装配
酰基残基从两个脂酰辅酶A分子上依次转移至3-磷酸甘油上（释放出HS-CoA）。该反应由脂酰辅酶A转移酶催化。连接两个脂肪酸后，生成磷脂酸（磷脂酸酯）——这是TAG和磷脂合成共同的关键中间代谢物。
- 通过磷脂酸磷酸酶催化磷脂酸的磷酸基团水解脱落，生成二酰甘油。
- 在脂酰辅酶A转移酶的参与下，从脂酰辅酶A接入第三个脂肪酸残基，生成三酰甘油。
从3-磷酸甘油到TAG的阶段在肝脏和脂肪组织中是相同的；仅3-磷酸甘油的来源方式不同。
甘油磷脂的合成策略
甘油磷脂（磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰丝氨酸、磷脂酰肌醇）的极性头部各不相同。真核生物通过CTP（胞苷三磷酸）实现组分的活化，有两条策略。
- 第一种策略：CTP活化骨架——磷脂酸，生成CDP-二酰甘油，随后游离的头部与之结合。以此途径合成磷脂酰肌醇（酶为肌醇合成酶）；同时释放CMP。
- 第二种策略：CTP活化头部，生成CDP-胆碱或CDP-乙醇胺，它们与游离的二酰甘油结合，分别生成磷脂酰胆碱或磷脂酰乙醇胺。
磷脂的相互转化
真核生物中的磷脂酰丝氨酸不能通过这两种从头合成策略中的任何一种合成。它是由磷脂酰乙醇胺或磷脂酰胆碱通过头部被游离丝氨酸取代而生成的（该反应可逆）。
磷脂酰乙醇胺和磷脂酰胆碱之间存在直接联系：甲基转移酶将来自S-腺苷甲硫氨酸（SAM）的三个甲基转移到乙醇胺的氨基上，将磷脂酰乙醇胺转化为磷脂酰胆碱。
磷脂酰乙醇胺可通过脱羧反应（酶为脱羧酶）从磷脂酰丝氨酸生成：切除丝氨酸的羧基，留下乙醇胺残基。因此，这三种磷脂通过相互转化网络紧密相连。
关键要点
- 三酰甘油和磷脂具有共同的甘油骨架和共同的中间代谢物——磷脂酸。
- 乙酰辅酶A是三羧酸循环的两碳底物；脂酰辅酶A是活化的长链脂肪酸。
- 3-磷酸甘油可由甘油（甘油激酶、ATP）或DHAP（3-磷酸甘油脱氢酶、NADH）生成。
- 脂肪组织中缺乏甘油激酶，因此TAG只能由葡萄糖合成。
- 脂酰辅酶A转移酶将脂肪酸残基转移至3-磷酸甘油和二酰甘油上。
- 磷脂酰肌醇通过CDP-二酰甘油合成；磷脂酰胆碱和磷脂酰乙醇胺通过CDP活化的头部合成。
- 磷脂酰丝氨酸通过磷脂酰乙醇胺的头部交换反应生成。
- 在SAM参与下对磷脂酰乙醇胺进行甲基化可生成磷脂酰胆碱；磷脂酰丝氨酸脱羧可生成磷脂酰乙醇胺。