营养学是一门研究食物如何影响人体健康和生长发育的科学，在这门学科中，有三大营养素被认为是人体必需的基本营养物质，它们分别是碳水化合物、脂肪和蛋白质，这三大营养素在人体中发挥着至关重要的作用，是维持生命活动和身体健康的基础。

碳水化合物是人体最主要的能量来源，碳水化合物是一种多羟基醛或多羟基酮，它们在人体内被分解为葡萄糖，进而转化为能量，碳水化合物可以分为简单碳水化合物和复杂碳水化合物，简单碳水化合物主要包括糖、蜂蜜、果酱等，它们能迅速被人体吸收并转化为能量，复杂碳水化合物主要包括谷物、蔬菜、豆类等，它们在人体内分解较慢，能够提供持久的能量，碳水化合物在人体中的主要作用是为身体提供能量，维持正常的生理功能。

脂肪是人体重要的能量储备物质，脂肪是由甘油和脂肪酸组成的化合物，它在人体内被分解为甘油和脂肪酸，进而转化为能量，脂肪可以分为饱和脂肪酸、单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸，饱和脂肪酸主要存在于动物性食物中，过多摄入可能导致心血管疾病；单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸主要存在于植物性食物中，对心血管健康有益，脂肪在人体中的主要作用是储存能量、保护内脏器官、维持体温和帮助吸收脂溶性维生素。

蛋白质是人体生长发育的基本物质，蛋白质是由氨基酸组成的大分子化合物，它在人体内被分解为氨基酸，进而参与合成细胞和组织，蛋白质可以分为完全蛋白质和不完全蛋白质，完全蛋白质含有人体所需的所有氨基酸，主要存在于动物性食物中；不完全蛋白质缺乏某种或某些氨基酸，主要存在于植物性食物中，蛋白质在人体中的主要作用是构成细胞和组织、参与生物化学反应、调节免疫系统和提供能量。