脂質代謝（ししつたいしゃ、英: lipid metabolism、脂肪代謝とも）とは、細胞内での脂質の合成と分解のことで、エネルギー源となる脂肪の分解または貯蔵、および細胞膜の構築に関わるような構造的および機能的な脂質の合成などを含む。動物では、これらの脂肪は食物から得るか、肝臓で合成する[1]。この脂肪を合成するプロセスが脂質生合成（英: lipogenesis）である[2][3]。ヒトが食物を摂取することで体内に存在する脂質の大半は、中性脂肪（neutral fat、トリグリセリド(triglycerides)とも）とコレステロール（cholesterol）である[4]。体内に存在する他の種類の脂質は、脂肪酸（fatty acids）と膜脂質（membrane lipid）である。脂質代謝は、食物脂肪の消化と吸収の過程と考えられがちだが、生物がエネルギーを得るための脂肪の供給源は、食物脂肪（dietary fats）の消費と貯蔵脂肪（stored fats）からの2つがある[5]。ヒトを含む脊椎動物は、心臓などの器官が機能するためのエネルギーを作り出すために、両方の脂肪源を使用する[6]。脂質は疎水性の分子なので、代謝を開始する前に可溶化する必要がある。多くの場合、脂質代謝は、消化器系のさまざまな酵素の助けを借りて起こる加水分解[7]から始まる[2]。植物の脂質代謝は動物と比較するとプロセスにいくつかの違いがある[8]。加水分解後の第2段階は、脂肪酸が腸壁の上皮細胞に吸収されることである[6]。上皮細胞では、脂肪酸がパッケージされ、体の残りの部分に運ばれる[9]。

本記事では主に動物の脂質代謝について述べる。
脂質の消化

消化は脂質代謝の最初のステップであり、リパーゼ酵素の助けを借りてトリグリセリドをより小さなモノグリセリド単位に分解するプロセスである。脂肪の消化は、口の中で舌リパーゼ（英語版）による化学的消化から始まる。摂取されたコレステロールは、リパーゼによって分解されず、小腸の上皮細胞に入るまでそのままの状態である。その後、脂質は胃に進み、そこで胃リパーゼ（英語版）による化学的消化が続き、機械的消化が始まる（蠕動）。ただし、脂質の消化と吸収の大部分は、脂肪が小腸に到達してから行われる。膵臓（すいぞう）から分泌された化学物質（膵リパーゼファミリー（英語版）および胆汁酸塩依存性リパーゼ（英語版））が小腸に入り、トリグリセリドの分解を助け[10]、さらに機械的な消化を経て、小腸の上皮細胞に吸収される個々の脂肪酸単位となる[11]。トリグリセリドを別々の遊離脂肪酸とグリセロール単位に加水分解するためのシグナル伝達（信号）に関与するのは膵リパーゼ（すいリパーゼ）である。
脂質の吸収

脂質代謝の第2段階は、脂肪の吸収である。短鎖脂肪酸は胃で吸収されるが、脂肪のほとんどは小腸でのみ吸収される。トリグリセリドが個々の脂肪酸とグリセロールに分解されると、コレステロールとともにミセルと呼ばれる構造体に凝集する。脂肪酸とモノグリセリドはミセルから離れ、腸上皮細胞に入るため膜を通って拡散する。上皮細胞の細胞質ゾルでは、脂肪酸とモノグリセリドが再結合してトリグリセリドに戻り、トリグリセリドとコレステロールがカイロミクロンと呼ばれるより大きな粒子にパッケージされ、消化された脂質を輸送する両親媒性の構造体となる[9]。カイロミクロンは、血流に乗って移動し、体内の脂肪組織やその他の組織に入る[6][2][3]。
脂質の輸送

膜脂質、トリグリセリド、コレステロールは疎水性のため、リポタンパク質と呼ばれる特別な輸送タンパク質が必要である[1]。リポタンパク質の両親媒性構造により、トリグリセロールとコレステロールが血液を介して輸送される。カイロミクロンは、リポタンパク質のサブグループの一つで、消化された脂質を小腸から体の残りの部分に運ぶ。リポタンパク質の種類によって密度が異なるのは、どのような種類の脂肪を運ぶかによる特徴を示している[12]。たとえば、超低密度リポタンパク質（VLDL）は、体内で合成されたトリグリセリドを運び、低密度リポタンパク質（LDL）は、コレステロールを末梢組織に運ぶ[6][1]。これらのリポタンパク質の多くは肝臓で合成されるが、すべてがこの器官に由来するわけではない[1]。
脂質の異化詳細は「β酸化」を参照

カイロミクロン（または他のリポタンパク質）が組織内を移動すると、これらの粒子は毛細血管の内皮細胞の管腔側（かんくうそく）でリポタンパク質リパーゼによって分解され、トリグリセリドを放出する[13]。トリグリセリドは細胞に入る前に脂肪酸とグリセロールに分解され、残ったコレステロールは再び血液を通って肝臓に移動する[14]。[14] Breakdown of fatty acids by beta oxidation

グリセロールは、細胞（たとえば筋細胞）の細胞質ゾル内で、解糖系の中間体であるグリセルアルデヒド-3-リン酸に変換され、さらに酸化されてエネルギーを生成する。ただし、脂肪酸の異化の主なステップはミトコンドリアで行われる[15]。長鎖脂肪酸（炭素数14以上）がミトコンドリア膜を通過するためには、脂肪酸アシルCoAエステル（英語版）に変換される必要がある[6]。脂肪酸代謝（英語版）は、上皮細胞の細胞質内でアシルCoA合成酵素（英語版）がATPの切断によるエネルギーを利用して、脂肪酸への補酵素Aの付加を触媒することで始まる。得られたアシルCoAは、ミトコンドリア膜を通過し、β酸化のプロセスに入る[6]。β酸化経路の主な生成物は、アセチルCoA（クエン酸回路でエネルギーを生成するために使用される）、NADH、FADHである[15]。β酸化のプロセスで必要な酵素は、アシルCoAデヒドロゲナーゼ、エノイルCoAヒドラターゼ（英語版）、3-ヒドロキシアシルCoAデヒドロゲナーゼ、および3-ケトアシルCoAチオラーゼ（英語版）である[14]。上の図は、脂肪酸がアセチルCoAに変換される様子を示している。パルミトイルCoA（英語版）（16:0）をモデル基質とした場合の、全体的な正味の反応は次のとおりである。7 FAD + 7 NAD+ + 7 CoASH + 7 H2O + H(CH2CH2)7CH2CO-SCoA → 8 CH3CO-SCoA + 7 FADH2 + 7 NADH + 7 H+
脂質の生合成

食物脂肪に加えて、脂肪組織に蓄えられた貯蔵脂質は、生体の主要なエネルギー源の一つである[16]。トリアシルグリセロール、脂質膜、コレステロールは、各生物がさまざまな経路を介して合成する。
膜脂質の生合成

膜脂質はグリセロリン脂質とスフィンゴ脂質の2種類の主要クラスに大別できる。ヒトの体内ではさまざまな膜脂質が合成されており、その経路は同じパターンを持っている。第一段階は主鎖（スフィンゴシンまたはグリセロール）の合成で、第二段階は主鎖に脂肪酸を付加してホスファチジン酸を合成することである。