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有机化合物是含碳的化合物，除了一氧化碳、二氧化碳等少数例外。有机化合物以碳原子为骨架，分子结构复杂多样，是生命活动的物质基础。碳原子具有四个价电子，能够形成四个共价键，这使得有机化合物具有极其丰富的结构形式。甲烷和乙烷是最简单的有机化合物例子。有机化合物包括我们日常所需的基本营养物质，对维持生命活动必不可少。
糖类是人体最重要的营养物质之一，按照分子结构可以分为单糖、双糖和多糖。单糖如葡萄糖和果糖是最简单的糖类，可以直接被人体吸收利用。双糖如蔗糖由两个单糖分子结合而成。多糖如淀粉由许多葡萄糖分子聚合形成，是植物储存能量的主要形式。糖类的主要功能是为人体提供能量，是细胞活动的主要能源物质。此外，糖类还参与构成细胞壁和储存能量。我们日常从谷物、薯类、水果和蔬菜中获取糖类营养。
脂类是人体重要的营养物质，主要包括脂肪、磷脂和胆固醇三大类。脂肪由甘油和三个脂肪酸分子结合形成，是人体储存能量的主要形式，每克脂肪能提供的能量是糖类的两倍多。磷脂是构成细胞膜的重要成分，形成磷脂双分子层结构，维持细胞膜的完整性和流动性。胆固醇虽然常被误解，但它是合成激素和维生素D的重要原料。脂类还具有保温、保护器官和参与信号传导等重要功能。我们主要从植物油、动物脂肪、坚果和肉类中获取脂类营养。
蛋白质是生命活动最重要的营养物质之一，被称为生命的基础。蛋白质由氨基酸组成，每个氨基酸都含有氨基、羧基和侧链基团。人体需要20种氨基酸，其中8种是必需氨基酸，必须从食物中获取。氨基酸通过肽键连接形成多肽链，多肽链进一步折叠形成具有特定功能的蛋白质。蛋白质具有多种重要功能：作为酶催化生化反应，作为结构蛋白构建组织，作为载体蛋白运输物质，作为抗体参与免疫防护。我们主要从肉类、鱼类、蛋类、奶制品和豆类中获取优质蛋白质。
维生素和矿物质虽然人体需要量很少，但却是维持正常生理功能不可缺少的营养素。维生素分为脂溶性和水溶性两大类。脂溶性维生素包括维生素A、D、E、K，可以在体内储存；水溶性维生素包括B族维生素和维生素C，不能在体内大量储存，需要经常补充。重要的矿物质包括钙、铁、锌、碘等。钙是构成骨骼和牙齿的主要成分，铁是合成血红蛋白的必需元素，锌参与多种酶的活性调节，碘是合成甲状腺激素的原料。缺乏这些营养素会导致各种疾病，如维生素A缺乏引起夜盲症，维生素C缺乏引起坏血病，钙缺乏导致骨质疏松，铁缺乏引起贫血。