Los macronutrientes son los componentes alimentarios fundamentales para los organismos; en el caso de los animales, los principales nutrientes son las proteínas, los lípidos y los hidratos de carbono.

Los micronutrientes son elementos esenciales que los organismos necesitan en cantidades variables a lo largo de la vida para orquestar una serie de funciones fisiológicas y mantener la salud. Las necesidades de micronutrientes difieren según los organismos; por ejemplo, los seres humanos y otros animales necesitan numerosas vitaminas y minerales en la dieta, mientras que las plantas requieren minerales específicos. En el caso de la nutrición humana, las necesidades de micronutrientes son en cantidades generalmente inferiores a 100 miligramos por día, mientras que los macronutrientes se requieren en cantidades de gramos diarios.

Los hidratos de carbono son necesarios para el organismo, y su concentración en la sangre debe mantenerse en un nivel bastante alto porque el cerebro depende totalmente de ellos. Basándose en la ingesta media requerida por el cerebro, se recomienda una ingesta diaria de 130 g para los adultos.

En la práctica, esta ingesta se supera ampliamente, siendo la mediana de 220 g a 330 g en los hombres y de 180 g a 230 g en las mujeres. Uno de los focos de atención de la fisiología nutricional es ver cómo se adapta el organismo a la cantidad de nutrientes aportados. En el caso de los hidratos de carbono, si la cantidad es escasa, el organismo trata de conservarla extrayendo más energía de la grasa; de lo contrario, la energía puede tomarse de los hidratos de carbono, que son transferidos de la sangre a las células por la insulina, y el exceso puede ser convertido por el hígado mediante un proceso llamado lipogénesis de novo (LND).

El exceso se almacena en forma de grasa en lugar de hidratos de carbono, y una de las explicaciones es que la densidad energética de la grasa es mayor que la de los azúcares, lo que minimiza el aumento de peso para mantener la movilidad del organismo.

Las grasas se acumulan en nuestro cuerpo como reservas de energía y existen distintos tipos, algunas mas sanas y otras más perjudiciales.

La mayoría de las grasas no son solubles en agua, lo que las distingue de los hidratos de carbono y las proteínas. La clasificación de Bloor de las grasas distingue cuatro categorías. Las grasas simples son ácidos grasos unidos por un enlace éster a alcoholes.

Por ejemplo, el triglicérido resulta de una molécula de glicerol esterificada a tres moléculas de ácido graso, y se encuentra en el aceite vegetal y en las grasas animales. Las grasas complejas tienen la misma composición pero con moléculas adicionales: un glicerol esterificado con dos moléculas de ácido graso y un fosfato da lugar a un complejo fosfoglicérido.

La estructura de los ácidos grasos también se clasifica según la longitud de su cadena de carbono (corta, media, larga, muy larga).

Una proteína está formada por aminoácidos unidos por enlaces peptídicos. Estos aminoácidos se dividen en dos categorías: los indispensables, es decir, aquellos que el organismo no puede sintetizar y que deben ser aportados por la alimentación, o los no esenciales. Lo que es indispensable depende del organismo en cuestión: por ejemplo, la arginina es necesaria para la supervivencia de un gato, pero no para los humanos más allá de la etapa infantil.

Estas categorías se refinan al considerar los aminoácidos condicionalmente indispensables. En efecto, algunos aminoácidos pueden sintetizarse pero con capacidades limitadas en general y que varían según las condiciones del sujeto: por ejemplo, la síntesis de prolina es limitada en el caso de las quemaduras graves.

Las proteínas son un componente esencial del organismo y cumplen un gran número de funciones. Por ejemplo, un cabello está compuesto de queratina, que es una proteína; está implicada con otra proteína, el colágeno, en la fuerza y la elasticidad de la piel. Los problemas relacionados con las proteínas también pueden estar asociados a enfermedades, como el glutamato, que está implicado en los ataques epilépticos.

Por lo tanto, una ingesta inadecuada de proteínas puede tener fuertes y variadas consecuencias en el organismo. La cantidad recomendada de proteínas se da empíricamente en 0,80 g al día por kilo de peso corporal. Se recomienda que la dieta no supere el 35% de proteínas.

Una vitamina es un compuesto necesario para el metabolismo de un organismo, en el sentido de que una persona privada de ella desarrollará enfermedades carenciales y signos de metabolismo anormal, y el restablecimiento del compuesto ausente evitará o curará las enfermedades y restaurará el metabolismo normal.

El hecho de que una vitamina sea un compuesto la distingue de los minerales, por ejemplo, y la necesidad significa que no puede ser sintetizada. Dado que los organismos son capaces de realizar diferentes síntesis, el nombre de la vitamina es relativo al organismo en cuestión.

Por ejemplo, la vitamina C puede ser sintetizada por la mayoría de los animales a partir de la glucosa, por lo que se considera una vitamina sólo para las especies incapaces de dicha síntesis, como el hombre. La razón de esta deficiencia en los humanos es la inactividad del gen responsable de la enzima L-gulonolactona oxidasa, necesaria para la síntesis a partir de la glucosa, en el cromosoma 8.

La vitamina C se encuentra en verduras y frutas, como el kiwi o el melón. Las verduras y frutas crudas y frescas son la mejor fuente, ya que el contenido de vitamina C disminuye mucho con el envejecimiento o el corte, y fuertemente al cocinarlas.

Un antioxidante es una molécula que reduce o impide la oxidación de otras sustancias químicas. Los antioxidantes más conocidos son el ß-caroteno, el ácido ascórbico, el tocoferol, los polifenoles y el licopeno.

Entre ellos se encuentran los flavonoides (muy extendidos en las plantas), los taninos (en el cacao, el café, el té, las uvas, etc.), las antocianinas (especialmente en los frutos rojos) y los ácidos fenólicos (en los cereales, las frutas y las verduras).