C'è un paradosso nel metabolismo degli organismi. Sebbene la maggior parte degli organismi sulla terra abbia bisogno di ossigeno per sopravvivere, l'ossigeno è una molecola altamente reattiva che può distruggere gli organismi producendo specie reattive dell'ossigeno. Pertanto, un complesso sistema di rete composto da metaboliti antiossidanti ed enzimi è stato stabilito nell'organismo. Attraverso la cooperazione sinergica tra intermedi metabolici antiossidanti e prodotti ed enzimi, importanti componenti cellulari come DNA, proteine e lipidi sono protetti dal danno ossidativo. Il sistema antiossidante raggiunge fondamentalmente effetti antiossidanti in due modi, uno è quello di prevenire la produzione di sostanze attive di ossigeno, e l'altro è quello di eliminare questi principi attivi prima che causino danni a componenti importanti della cellula per ottenere l'anti-ossidazione. Efficace. Tuttavia, queste specie reattive dell'ossigeno hanno anche importanti funzioni cellulari, come agire come molecole di segnalazione redox nelle reazioni biochimiche. Pertanto, il ruolo del sistema antiossidante nell'organismo non è quello di rimuovere completamente tutte le sostanze ossidanti, ma di mantenere queste sostanze a un livello appropriato.
Le specie reattive dell'ossigeno prodotte nelle cellule includono il perossido di idrogeno (H2O2), l'acido ipocloroso (HClO), i radicali liberi come i radicali idrossilici (· OH) e anioni superossido (O2). I radicali idrossilici sono particolarmente instabili e possono reagire con la maggior parte delle biomolecole rapidamente e senza specificità. Tali specie sono prodotte principalmente dalla riduzione del perossido di idrogeno catalizzato da metalli (come la reazione di Fenton). Questi ossidanti distruggono le cellule avviando reazioni a catena come la perossidazione lipidica o il DNA ossidante e le proteine. Se il DNA danneggiato non viene riparato, può causare mutazioni e indurre il cancro. Il danno alla proteina può inibire l'attività dell'enzima e la proteina sarà denaturata o degradata.
Il corpo umano ha bisogno di consumare ossigeno per generare specie reattive dell'ossigeno nel processo di produzione di energia. In questo processo, diverse fasi della catena di trasporto degli elettroni possono produrre anioni superossido sottoprodotti. È particolarmente importante che il coenzima Q nel complesso III diventi un intermedio dei radicali liberi altamente attivo (Q·) durante il processo di riduzione. Questo intermedio instabile causerà "perdite" elettroniche (perdita di elettroni) e gli elettroni "trapelati" salteranno fuori dalla normale catena di trasporto degli elettroni e ridurranno direttamente le molecole di ossigeno per produrre anioni superossido. Il perossido può anche essere prodotto dall'ossidazione di flavoproteine ridotte come il complesso I. Tuttavia, sebbene questi enzimi producano ossidanti, non è chiaro se la catena di trasporto degli elettroni sia più importante di altri processi biochimici che possono anche produrre perossidi. Nel processo di fotosintesi di piante, alghe e cianobatteri, specialmente ad alta intensità di irradiazione, vengono prodotte anche specie reattive dell'ossigeno, ma i carotenoidi vengono utilizzati come agenti fotoprotettivi per assorbire un'eccessiva luce forte per proteggere le cellule. Le alghe e i cianobatteri contengono Una grande quantità di iodio e selenio può anche compensare il danno ossidativo causato dall'elevata intensità delle radiazioni. Carotenoidi, iodio e selenio agiscono come antiossidanti per evitare la produzione di specie reattive dell'ossigeno reagendo con il centro di reazione fotosintetica sovra-ridotto.
