脂質是以疏水性為功能分類依據的異質性分子群，涵蓋脂肪酸、甘油脂、鞘脂、固醇、異戊二烯衍生物和脂質信號分子等類別。Fahy et al.（2005, Journal of Lipid Research）提出的 LIPID MAPS 分類系統將脂質分為八大類別，奠定了脂質體學（lipidomics）的系統性框架。
脂肪酸的合成與氧化
脂肪酸從頭合成（de novo synthesis）在細胞質中進行，由脂肪酸合成酶複合體（Fatty Acid Synthase, FAS）催化。哺乳動物的 FAS I 是一個 ~540 kDa 的多功能酵素二聚體（Maier et al., 2008, Science 解析了其 X 射線結構），以 acetyl-CoA 為起始單元、malonyl-CoA 為延伸單元，每輪循環加上兩個碳，經縮合→還原→脫水→還原四步反應，最終產出 palmitate（C16:0）。Wakil（1989, Biochemistry）的經典綜述闡述了 FAS 的多域組織。
β-氧化在粒線體基質中進行，將脂肪酸逐步切成二碳的 acetyl-CoA。長鏈脂肪酸需要 carnitine shuttle（CPT-I/CPT-II）運入粒線體——CPT-I 被 malonyl-CoA 變構抑制，這是脂肪酸合成和氧化互斥調控的分子開關。每輪 β-氧化產生 1 FADH₂ + 1 NADH + 1 acetyl-CoA。Palmitate 完全氧化產生 106 ATP（或修正後約 96 ATP，考慮質子洩漏和 P/O 比的不確定性）。
膜脂質的不對稱性與動態
細胞膜的脂質雙層具有明顯的非對稱分布：磷脂醯膽鹼（PC）和鞘磷脂（SM）主要在外葉，磷脂醯絲胺酸（PS）和磷脂醯乙醇胺（PE）主要在內葉。PS 外翻是凋亡細胞的「eat-me」信號，被巨噬細胞的 PS 受體辨識（Fadok et al., 1992, Journal of Immunology）。這種不對稱由三類酵素維持：flippases（ATP 依賴，內翻 PS/PE）、floppases（外翻）和 scramblases（能量無關，雙向打亂）。
脂質筏（lipid rafts）假說（Simons & Ikonen, 1997, Nature）提出富含膽固醇和鞘脂的有序微域（liquid-ordered phase, Lo）與周圍的無序脂質（liquid-disordered, Ld）共存，為信號傳遞平台。然而，活細胞中脂質筏的存在和功能仍有爭議——Levental et al.（2020, Nature Reviews Molecular Cell Biology）綜述了現有證據，建議以「脂質介導的蛋白質組織」取代僵化的「筏」概念。
鞘脂代謝與信號
鞘脂以鞘胺醇（sphingosine）為骨架，而非甘油。鞘磷脂酶（sphingomyelinase）水解鞘磷脂產生 ceramide——一個強效的促凋亡信號分子（Hannun & Obeid, 2008, Nature Reviews Molecular Cell Biology）。Ceramide 可被進一步代謝為 sphingosine-1-phosphate（S1P），後者具有促存活和促血管新生的功能——ceramide/S1P 的「鞘脂變阻器」（sphingolipid rheostat）決定了細胞的生死命運。Fingolimod（FTY720），一種 S1P 受體調節劑，是治療多發性硬化症的口服藥物。
類二十烷酸（Eicosanoids）信號系統
花生四烯酸（arachidonic acid, C20:4 n-6）從膜磷脂由磷脂酶 A₂（PLA₂）釋出後，經三條主要代謝途徑：
- COX 途徑：生成前列腺素（PGs）和血栓素（TXA₂）。COX-1 constitutive、COX-2 inducible。Vane（1971, Nature New Biology；1982 諾貝爾獎）闡明阿斯匹靈不可逆乙醯化 COX 的 Ser530。低劑量阿斯匹靈選擇性抑制血小板 COX-1（血小板無核，無法再合成），是抗血栓的經典策略。
- LOX 途徑：5-LOX 生成白三烯（leukotrienes），在氣喘和過敏反應中扮演關鍵角色。Montelukast（CysLT1 受體拮抗劑）是氣喘治療的常用藥物。
- CYP450 途徑：生成 EETs（epoxyeicosatrienoic acids），具血管舒張和抗炎作用。
脂質體學的系統性研究
質譜技術（特別是 LC-MS/MS 和 shotgun lipidomics）使全面定量分析細胞脂質體（lipidome）成為可能。人類血漿含超過 600 種可定量的脂質分子（Quehenberger et al., 2010, Journal of Lipid Research）。Shevchenko & Simons（2010, Nature Reviews Molecular Cell Biology）展望了脂質體學在疾病生物標記和膜生物學中的應用前景。