脂质的生产过程

除了参与蛋白质合成，多功能细胞器内质网还能作为细胞内的钙库接收并传递信号，同时负责脂质的合成。在细胞内，脂肪以微小的单液滴形式生成于内质网表面，这一过程称为脂肪生成（lipogenesis）。虽然我们所熟悉的脂肪，如牛排边缘及我们腰身周围的脂肪，看起来似乎是均匀的固体肿块，但事实上它们均以被膜脂肪滴的形式储存于脂肪细胞中（如图3d所示）。如果持续地摄入营养，脂肪细胞中便会有越来越多的脂滴积累。这些脂滴与邻近的脂滴相融合，变得越来越大并占据了细胞的绝大部分体积，最终使得细胞达到其“正常”体积的100倍以上。因此，肥胖是脂肪细胞内脂滴持续积聚所引起的能量平衡紊乱的结果。在这一点上，我们可能会懊恼内质网如此优秀的脂质合成效率。除了提供脂肪储存，光面内质网中还存在一些特殊的酶类以分解脂肪，这一过程被称为细胞内脂质水解或脂解。因此，影响体重的一个主要因素便是内质网中脂质合成与分解之间的平衡。众所周知，超重将对健康产生重大影响。但令人遗憾的是，细胞水平的脂肪代谢却受到了相对较少的关注，脂滴也仅仅被认为是简单的脂肪储存库。新近研究表明，脂滴其实是一种特殊的细胞器而非“脂肪块”。所有的真核细胞都具有合成脂质的能力，而这些脂质还可以进一步形成天然油脂产物，如来自植物细胞的菜籽油、橄榄油，以及来自动物细胞的乳脂、羊毛脂与猪油。脂质分子在内质网表面聚集，随后形成了单个液滴（由一层脂质单层膜包裹着），并保持在富含脂质合成酶的区域处。线粒体与脂质合成密切相关，可为脂质合成提供能量。事实上，负责脂质合成的线粒体由一组膜蛋白连接至内质网表面。随着越来越多的脂质积聚，单个脂滴通过膜融合与相邻脂滴相融，进而形成更大的脂滴（如图3d所示）。与此过程相反的是，在脂肪分解过程中，大的脂滴被分解成小的脂滴，来自光面内质网的酶可将脂质分子进行分解，从而缩减了脂滴的大小。

脂质沉积也可能发生在血管内壁的细胞，特别是那些构成主动脉壁的细胞中。脂质在此部分细胞中的积累将导致脂肪斑块的形成，进而诱导动脉粥样硬化的发生。动脉粥样硬化可使得血液流动受限，从而导致心脏病发作与中风的发生。而在其他部位，血流中断也会导致肾衰竭或组织坏死等情况发生。除动脉粥样硬化外，脂质的过度堆积也是2型糖尿病与脂肪肝发生的主要原因之一。过量饮酒会导致肝脏分解与储存脂肪的方式发生改变，进而导致肝硬化等严重症状的发生。但幸运的是，在这种情况下，脂滴仍可在细胞内进行分解，因此，减少饮酒即可缓解症状。通过以上的负面案例，我们不禁提出这样一个问题：如果失去了脂肪细胞，我们是否可以过得更好？值得注意的是，脂肪是生物体与进化压力相对抗的产物。通过将能量进行储存，脂肪可以帮助我们在食物短缺时得以存活，同时也帮助其他多种哺乳动物通过冬眠度过严冬。

棕色脂肪细胞

除上文所介绍的脂肪细胞外，我们体内还存在另一种脂肪细胞——棕色脂肪细胞。在棕色脂肪细胞中，脂肪可被分解并产生热量，这一过程被称为产热。对人类而言，婴儿的体内含有的棕色脂肪细胞数量最多，通常位于肩部区域。目前科学家认为，大多数人体内的棕色脂肪将会在发育成熟后自行消失。但在大鼠与小鼠等小型哺乳动物体内，由于表面积与体积比较大，导致其热量损失较大，因此在其整个生命过程中均会保留有棕色脂肪细胞。当过量喂食小鼠与大鼠时，它们可以将过多摄入的食物转化为热量。尽管冬眠的动物积累了大量的白色脂肪以在保证其在停止进食数月的情况下仍得以生存，但这些动物的棕色脂肪细胞只有在其苏醒时才会被激活，以用于体温的升高。多年前，正电子发射断层扫描技术成为了一种标准化医学成像技术。运用这一技术对一些患者（他们因穿着单薄所以感觉寒冷）进行检查后发现，他们的肩膀与背部出现了神秘的高代谢活性的斑块区域，且这些斑块区域在患者转移至温暖环境时便自行消失了。这些区域便是棕色脂肪沉积的部位，会因寒冷刺激而被激活。事实上，成年人确实可能会保留有棕色脂肪，且部分人群会保留有更多的棕色脂肪。有些人胡吃海喝却不会过多地增加体重，其中一个可能的原因便是他们拥有较多的棕色脂肪。理论上，如果能够将白色脂肪细胞转化为棕色脂肪细胞，那么人们便可以实现饮食自由，因为这样只会引起产热增加而不会使我们变胖。棕色脂肪细胞与白色脂肪细胞有所不同，它们拥有更多的线粒体，而线粒体中的铁元素使得细胞呈现出棕色。正常的线粒体代谢可将能量储存为ATP，但通过质子泄漏便可将能量转化为热能。热能产生的过程由一种被称为热原的解偶联蛋白所介导。持续暴露在寒冷条件下的工人，如深海潜水员，其积累的棕色脂肪似乎远高于正常水平，这表明棕色脂肪可以在成人体内再生。如果白色脂肪细胞可以转化为棕色脂肪细胞（这在组织培养中已得以实现），那么，我们便可以在对抗肥胖的斗争中拥有一个强有力的工具，真正实现“燃烧”多余的脂肪。

脂质生成修饰

在植物细胞中，利用遗传学工具对脂滴的形成过程进行改造将对种子作物具有重大意义。植物细胞产生油脂的过程与动物细胞非常相似。研究发现，对二酰基甘油转移酶——一种可催化甘油三酯生成的酶——进行基因改造后，玉米的油脂和油酸产量可增加一倍左右。