この記事は 中立的な?点 に基づく疑問が提出されているか、議論中です 。 そのため、中立的でない偏った?点から記事が構成されているおそれがあり、場合によっては記事の修正が必要です。議論は ノ?ト を?照してください。 （ 2011年3月 ）

?養素 （えいようそ、nutrient）とは、

• （?養?等） ?養 のために?取する物質を要素として指す言葉 ^[1] 。 蛋白質 、 脂肪 、 炭水化物 の 三大?養素 のほかに、 無機質 、 ビタミン などを指す ^[1] 。
• （生物?等）?養のために?取される物質 ^[2] 。

生物?等では、「?養素」と言うと、生物が代謝する目的で外界から吸?する物質のことを指している。?養素は生??で 代謝 され、生??物質の原料や エネルギ? を産生するのに利用される ^{[2] [3] [4]} とされる。 ?養? 等では、上記の(生化?等での?養素の他に）健康を維持するための食事由?の成分を含めて?養素としている ^[5] 。

?養?等の?明 [ 編集 ]

生物?等の?明 [ 編集 ]

?養素は ?養 のために?取される物質 ^[2] と生物?等ではされている。とは言うものの、呼吸で使われる 酸素 、全生物にとって重要な 水 、?色植物にとって重要な CO ₂ などを含めず、より特殊性のある物質ばかりが注目されて?明される傾向がある ^[2] 。

?養素の?取方式は多岐に渡る。すなわち、 動物 や 原生生物 は??に備えられた 消化器官 を利用するのに?して、 植物 は 根 の外で分解された?養素を吸?する。どのような物質が?養素となるかは 遺? 的に決定されるそれぞれの生物固有の代謝?路等に依存するので、生物種によって異なる。

?立?養 を?む 植物 では、?取される物質は化合物であるが、そこには微量ではあるが不可欠の元素（ 微量元素 ）が含まれる ^[2] 。

???養 生物は一般には 餌 を?食することで?養素の需要を?たす。???養の生物では、取り入れる有機化合物の種類が重視される ^[2] 。例えば、 ヒト の?養素は次のように分類される ^[2] 。(1)有機?養素　： 炭水化物 ? 脂肪 ? 蛋白質 ? ビタミン ^[2] 　(2)無機?養素： 無機? 類、つまり生物?等の領域外や日常生活では「 ミネラル 」と呼ばれるもので、 食? ? カリウム? 、 カルシウム? 、 マグネシウム? などをメインに、 元素 として ? や 沃素 も必要としている ^[2] 。　(1)の炭水化物?脂肪?蛋白質に?して言えば、分解できるかエネルギ?源になるか、といった低次元の問題では?まず、その質が問題になり、例えば蛋白質ならば、それを構成している アミノ酸 の種類も重要になる ^[2] 。

?養素の分類 [ 編集 ]

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?ル が アルコ?ル?酵 で?明したように、 ウイルス 等少?の例を別にするならば、生物が成長?繁殖細する?の物質は?外から取り?む必要があるし、生命活動を維持する?のエネルギ?も生態系からの取り?みに依存している。この?な生物の外界に依存する仕組みが ?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、?養素として取り?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?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?する方法の一つとして取り?む物質を?化させるので、?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?養素は有機?養素とよばれ、無機化合物である?養素は無機?養素ないしは?養?類とも呼ばれる。有機?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 、 脂質 、 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 のような一部の無機化合物も?養素である。

?養素が必要とされるのは、その物質が生??の需要を生合成で賄うことができず、外部からの取り?みに?ることが理由となる。需要量の点から?養素を分類すると、需要量の多い 主要?養素 （しゅよう えいようそ、macronutrient）と、それとは相?的に少量の?取で?む 微量?養素 （びりょうえいようそ、micronutrient）からなる。すなわち?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?の成長段階によっても?化する。しかし、細胞を構築するための物質やエネルギ?産生の?の物質はその必要量も多く、 主要?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?が少量な?、?養素としての取り?み量も少量である。そのような?養素は 微量?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? は主要?養素を構成する元素である。また細胞?外に存在しさまざまな?きをする カルシウム 、 食? （ ナトリウム と ?素 ）、 マグネシウム 、 カリウム などの 電解質 も主要?養素を構成する元素に含められる場合がある。微量?養素で注意すべきは、?に生物?から?出されたからといって微量?養素なのか?なる汚染なのかは識別することはできず、成長に必要な因子であるかどうかが明確になる必要がある ^{[注 1]} 。

別の?点から見ると、?養形式を主要?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?養素だけで十分な ?立?養 の場合とそれに加えて 有機物 から成る有機?養素をも必要とする ???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。 ?立?養 か ???養 かの違いは絶?的ではない場合もあり、 ヤドリギ や 食?植物 などでは環境?化に?じて二つの?養形式を使い分けている ^{[4] [6] [7]} 。

?養素の動態 [ 編集 ]

?養素は取り?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?されたものだけである。分子量の小さい有機?養素やは水溶性が高い無機?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?養素の多くは選?的に能動輸送される。多くの場合、 動物 や 原生生物 などの???養生物は 消化酵素 などを 分泌 することで、生?外や 消化管 で食餌をこの?な?取可能な物質に分解してから?養素として取り?んでいる（記事 消化 に詳しい）。

生??において取り?まれた殆どの有機?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?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?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?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?養素として取り?まれた有機?養素は生?の要求に?じて相互に?換されている（例外については 必須?養素と非必須?養素 を?照のこと）。したがって主要?養素のエネルギ?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 ^[3]

このように、生??に取り?まれた?養素はプ?ルされ、リサイクルされている。したがって生物が?養として必要な所要量は個?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?養素 [ 編集 ]

前に述べたように、有機?養素のうち 炭水化物 、 たんぱく質 、 脂肪 は多くの生物種で?養素であり、「三大?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?位の?により（ グルコ?ス や フルクト?ス のような） ?糖 、（ ショ糖 や 乳糖 のような） 二糖 、（ でんぷん 、 グリコ?ゲン や セルロ?ス のような） 少糖 や 多糖 に?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??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?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?結合のみからなる場合（飽和脂肪酸）と、分岐しない?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、?表近くに蓄積されることで?に加わった打?を吸?したり??を安定化させる役割を持つ場合がある。あるいは、?表に分泌されることで表皮や?の毛を健全に維持する役割も有する。

エネルギ?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。

代謝を補助する物質 [ 編集 ]

• ミネラル と呼ばれる?養素は微量な元素、?、イオンで?や銅等がそれに該?する。
• 補酵素 や 補因子 として作用する有機物質は、生合成で不足する場合は、 ビタミン として?食される。
• 水 は生命が引き起こす全ての化?反?の 溶媒 であり、排泄された分は?食により賄なわれる。

?養素の量と成長 [ 編集 ]

1843年 にドイツの農芸化?者 ユストゥス?フォン?リ?ビッヒ は植物の無機?養?を提唱した際、??則として最少養分律という法則を提唱した。すなわち、

「生物（植物）がどれだけ生長できるかは、必要な元素のうち最も不足しているものの量で決められる」

というものである。その後マイヤ?(A. Meyer)やウォルニ?（M. E. Wollny）らの?究により?養素も含めた、全ての成長因子に?して成り立つことが解明された。一般には壁板の高さが異なる樽から水があふれ出す、「ドベネックの樽」の?明が有名である ^[8] （記事 リ?ビッヒの最小律 に詳しい）。

?際には酵素誘導により代替?路が生じたり、生??の??な調節機構が?き、成長因子が完全には?立ではなく相互作用する場合あるので?密には成立しないこともある。一般には個?の成長と?養素との?係だけでなく、生物群と?養素との?係にも適用される。すなわち、肥料の組成の決定や 富?養化 での生物の大量死の引き金の一つとしても有?な生物成長モデルである。

?養素と共生 [ 編集 ]

?養素と生物相との?連を示したモデルに、 食物連鎖 があげられる。すなわち、他の生物を捕食あるいは遺骸を?取することで???養生物は有機?養素の供給源を得ている。

このような「食うか食われるか」の?係以外にも生物が?養素を得る?係も存在する。たとえば共生生物の産物を?養素とする ?養共生 がしられており、例えば、マメ科植物と根粒菌との?係があげられる。この 根粒 による窒素固定は世界??に年間100億ドル分の合成窒素肥料を節約させていると推定されている ^[9] （記事 窒素固定 に詳しい）

また???養生物で消化共生と呼ばれる?係がしられている。例を?げるならば シロアリ 類は自らの消化作用ではなく、後腸に生息する 原生動物 の超鞭毛?類（Trichonympha, Trichomonasなど）や 細菌 が 木質 を分解した生産物や腐朽菌が分解した植物質を?養素として利用している。あるいは草食?では 反芻胃 に生息する細菌や原生動物の ?毛? など多種の微生物が食餌に含まれる セルロ?ス や デンプン を?養素として?殖している。これら微生物自?を消化したり代謝産物を利用しているのである。つまり、セルロ?スの分解産物である炭化水素のみならず代謝によって生産される低級脂肪酸、尿素などの非タンパク質態窒素が同化したタンパク質、あるいは微生物が炭水化物より生成する低級脂肪酸などを?養素として利用することによりエネルギ?源?炭素源のほとんどをまかなっている。さらにビタミン類も微生物類より利用することが知られている。 ^{[10] [11] [12] [13]} 。

植物と?養素 [ 編集 ]

植物が大量に消費吸?する元素は 炭素 、 水素 および 酸素 である。これらの元素は環境中では 水 や 二酸化炭素 として存在している。そしてエネルギ?は 太陽光 より供給されている。しかし、多くの場合において水、二酸化炭素、太陽光は?養素には分類されていない ^{[10] [3]} 。

植物が必要とするたんぱく質や核酸の原料となる窒素、リン、カリウムあるいは硫?もまた比較的多量に必要とされる。それが理由によりこれらの元素は植物の主要?養元素と呼ばれている。 アクロニム 化してCHNOPSと表記されることもある。これらの?養素は無機化合物（たとえば、 硝酸 、 リン酸 、 硫酸 ）の場合もあれば有機化合物（例えば、 炭水化物 、 脂肪 、 たんぱく質 ）の場合もある。二元素分子の 窒素 も植物の場合はしばしば利用されている。

これら以外の植物が生命活動や成長に必要とされる元素については、記事 ?養素 (植物) に詳しい。

農作物のような植物種では微量?養素の幾つかも含めて主要?養素に合一されている。すなわち炭素, 水素、酸素、リン、 カリウム、窒素、硫?、カルシウム、?そしてマグネシウムである ^{[注 2]} 。 特定の作物によっては?素、銅、?鉛、モリブデンなどが主要?養素に統合されることがあるが、他の多くの植物の場合には微量?養素に合一されている。

植物?養素が環境中に過?供給されると、たとえば?藻の大量?生など引き起こされる。富?養化のプロセスが進行するにつれ生物生息?と微量で十分な?養素のアンバランスが?生する。そうなるともはや環境中の生物群にとっては過?供給された?養素は有害となってしまう。たとえば、夜間においては 水の華 は魚類が呼吸する酸素を使い果たしてしまう。これらの?養素は下水や（肥料を過?散布された）農場からの排水によって引き起こされる。特に窒素とリンとが植物における成長の律速因子であり、人?的に環境中に放出されると富?養化を引き起こす。

必須?養素と非必須?養素 [ 編集 ]

?養素が必須であるかそうではないかの分類は繰り返し行われ、?遷してきている。必須?養素とは個?の??で生合成できない（まったく出?ないかあるいは十分な量を合成できない）ものを指し、外界から個?が?取する必要がある物質をいう。

ほとんどの場合、微量?養素は必須?養素であるが、水や食餌の?取により必要量が十分賄われている場合も多い。???養生物には 退化 により一部の生?物質の生産を完全に外部に依存していたり、生合成で成長期に必要な量を生合成できないために外部に依存する場合もある。その場合は有機?養素の一部が必須?養素となる。

このように、必須?養素であるかそうでないかは生物種によってだけ決まるものではなく、個?の成長段階に?じて?化する?養素への要求量の?化も?係する。例えば、多くの 動物 は ビタミンC を合成できるので外部から?取する必要はない。しかしヒトや モルモット など一部の 哺乳類 は、ビタミンCを合成するための 酵素 を欠くので必須?養素である。また植物では無機?類としてカリウムは必須であるが、ナトリウムは生育に必要としないものが大半である。しかし動物では 神? ?達に伴う 活動電位 の?生のため、カリウムとナトリウムの?方を必須としている。逆に ビタミンD は、ヒトの 皮膚 に 太陽光 （のうち 紫外線 ）があたることでも合成される。

?考文? [ 編集 ]

• Donatelle, Rebecca J. "Health: The Basic"
• 佃 弘子、? 英夫、「?養素」、『 世界大百科事典 』、平凡社、1998年 ^[3]
• 八杉龍一ら編『岩波生物?事典』第4版、岩波書店、1996年
• 八杉龍一ら編『岩波生物?事典』第4版CD-ROM版、岩波書店、1998年

脚注 [ 編集 ]

注? [ 編集 ]

出典 [ 編集 ]

?連項目 [ 編集 ]

• 食物
• 代謝
• ?養

外部リンク [ 編集 ]

• 食品成分デ?タベ?ス｜文部科?省
• ?養素と食事バランスガイドとの?係｜農林水産省
• 6つの基礎食品群と?養素｜日本?師?
• ?養素成分まとめ
• ?養成分表示ハンドブック｜東京都福祉保健局