갈색지방조직(brown adipose tissue, BAT)은 포유동물에 존재하는 지방조직으로 갓 태어난 새끼나 동면하는 포유동물에 주로 존재한다. 갈색지방조직의 중요한 기능은 생물체가 떨지 않도록 체내의 열을 생성하는 것이다. 일반적인 백색지방세포와는 다르게 갈색지방세포는 많은 수의 지방 방울과 미토콘드리아를 가지고 있다. 갈색지방세포는 또한 많은 수의 모세혈관을 가지고 있어 많은 산소 공급이 가능하다. 온혈동물의 경우 체온을 유지하기 위해 미토콘드리아의 작용이 필요하다. 이때 미토콘드리아는 ATP를 생성하는 반응에 역행하도록 양성자 기울기를 생성하여 ATP를 생성하지 않고 열을 생성하게 한다. 내온동물은 체온을 잃기 쉽다.

이들의 경우 많은 갈색지방조직을 가지고 있어 많은 열을 생성한다. 갓 태어난 새끼들은 체중의 25%가 갈색 지방으로 구성되어 있다. 이는 열을 잃음으로써 생명을 뺏길 수 있는 확률을 낮춘다. 성인이 되면서 갈색지방세포 내에 존재하는 대부분의 미토콘드리아가 제거된다. 이로 인해 갈색지방 세포로서의 기능을 잃고 일반적인 지방세포로 기능한다고 알려졌다. 그러나 최근 연구에 따르면 기능을 잃은 갈색지방세포는 골격근으로 사용된다는 것이 밝혀졌다.

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