動物が食餌を捕食することはごくありふれた行動であるが、ルイ・パスツールがアルコール発酵で証明したようにしたように、ウイルス等少数の例を別にするならば、生物が成長・繁殖細する為の物質は体外から取り込む必要があるし、生命活動を維持する為のエネルギーも生態系からの取り込みに依存している。この様な生物の外界に依存する仕組みが栄養の本質である。しかし、酸素の有無以外にも熱水噴出孔のような極限環境を含めて生物はあらゆる環境下にも生息しており、栄養素として取り込んだ物質を代謝して細胞や組織を構築する方法やエネルギー産生の方法もいろいろな方式が存在する。言い換えると生物が環境に適応する方法の一つとして取り込む物質を変化させるので、栄養素とされる物質も千差万別であり有機化合物であったり無機化合物であったりもする。分類的には有機化合物である栄養素は有機栄養素とよばれ、無機化合物である栄養素は無機栄養素ないしは栄養塩類とも呼ばれる。有機栄養素（ゆうきえいようそ、Organic nutrient）と呼ばれるものには、炭水化物、脂肪、たんぱく質（もしくは構成要素のアミノ酸）、ビタミンなどがある。また、ミネラルのような無機化合物も栄養素である。 栄養素が必要とされるのは、その物質が生体内の需要を生合成で賄うことができず、外部からの取り込みに頼ることが理由となる。需要量の点から栄養素を分類すると需要量の多い主要栄養素（しゅよう えいようそ、macronutrient）とそれとは相対的に少量の摂取で済む微量栄養素（びりょうえいようそ、micronutrient）とからなる。すなわち栄養素としてとりこまれる物質の比率は生物種によって異なるだけでなく、生物の置かれた環境や個体の成長段階によっても変化する。しかし、細胞を構築するための物質やエネルギー産生の為の物質はその必要量も多く、主要栄養素（しゅよう えいようそ、macronutrient）と呼ばれる。その一方、調節機構にかかわる物質は存在自体が少量な為、栄養素としての取り込み量も少量である。そのような栄養素は微量栄養素（びりょうえいようそ、micronutrient）と呼ばれる。すなわち、生物の構成要素としてたんぱく質、核酸、糖類は生物種によらず普遍的に利用されているので、それらの構成元素である炭素、水素、窒素、酸素、リンそして硫黄は主要栄養素を構成する元素である。また細胞内外に存在しさまざまな働きをするカルシウム、食塩（ナトリウムと塩素）、マグネシウム、カリウムなどの電解質も主要栄養素を構成する元素に含められる場合がある。 別の観点から見ると、栄養形式を主要栄養素の種類で大きく二つに分類することができる。その場合、二酸化炭素、水の他に無機栄養素だけで十分な独立栄養の場合とそれに加えて有機物から成る有機栄養素をも必要とする従属栄養の場合とが存在する。前者の代表が植物であり、多くの生物種は後者の方式を利用している。独立栄養か従属栄養かの違いは絶対的ではない場合もあり、ヤドリギや食虫植物などでは環境変化に応じて二つの栄養形式を使い分けている[3][5][6]。 栄養素の動態 栄養素は取り込まれる際に能動的あるいは受動的に細胞膜を通過して輸送される。しかしその化合物の種類は選択されたものだけである。分子量の小さい有機栄養素やは水溶性が高い無機栄養素は受動輸送される場合がほとんどであるが、ブドウ糖以上の分子量を持つ有機栄養素の多くは選択的に能動輸送される。多くの場合、動物や原生生物などの従属栄養生物は消化酵素などを分泌することで、生体外や消化管で食餌をこの様な摂取可能な物質に分解してから栄養素として取り込んでいる（記事 消化に詳しい）。 細胞内の主要代謝経路 生体内において取り込まれた殆どの有機栄養素は同化作用あるいは異化作用といった代謝作用により分解され別の化合物として再合成されて利用されている。多くの生物種においてはエネルギーを産生する機構である細胞呼吸は生物進化の淘汰を超えて共通性を維持しており、出発物質であるブドウ糖ないしは果糖かその代謝過程の中間代謝物である低分子の有機酸をエネルギー源として利用している（記事 呼吸に詳しい）。またアミノ酸代謝や脂肪酸の代謝の代謝系も共通であり、したがって、多くの生物種では栄養素として取り込まれた有機栄養素は生体の要求に応じて相互に変換されている（例外については必須栄養素と非必須栄養素を参照のこと）。したがって主要栄養素のエネルギー量は平均すると脂肪は9 kcal/g (~37.7 kJ/g)、タンパク質あるいは炭水化物は4 kcal/g (~16.7 kJ/g)である[2] このように、生体内に取り込まれた栄養素はプールされ、リサイクルされている。したがって生物が栄養として必要な所要量は個体の成長量や最終代謝物として二酸化炭素や水や排泄物とともに失われる量に依存する。 三大栄養素 前に述べたように、有機栄養素のうち炭水化物、たんぱく質、脂肪は多くの生物種で栄養素であり、「三大栄養素」とも呼ばれる。 * 糖から構成される炭水化物。炭水化物は構成する糖単位の数により（グルコースやフルクトースのような）単糖、（ショ糖や乳糖のような）二糖、（でんぷん、グリコーゲンやセルロースのような）少糖や多糖に区分される。 * たんぱく質はアミノ酸がペプチド結合で連なった有機化合物である。ヒトは体内で幾つかのアミノ酸を作り出すことができず（必須アミノ酸と呼ばれる）食事から補給される。たんぱく質は消化管で消化酵素の消化作用により、遊離アミノ酸に分解される。 * 脂肪の化学構造は一分子のグリセリンと三分子の脂肪酸がエステル結合している。その脂肪酸は分岐しない炭化水素の単結合のみからなる場合（飽和脂肪酸）と、分岐しない単結合および二重結合炭化水素の場合（不飽和脂肪酸）とがある。脂肪から代謝誘導される脂質は生物の細胞膜を維持する機能を有している。加えて高等動物においては、体表近くに蓄積されることで体に加わった打撃を吸収したり体温を安定化させる役割を持つ場合がある。あるいは、体表に分泌されることで表皮や髪の毛を健全に維持する役割も有する。 エネルギー量は脂肪は9 kcal/g (~37.7 kJ/g)、タンパク質あるいは炭水化物は4 kcal/g (~16.7 kJ/g)である。
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』
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