As células precisam de oxigênio para o uso eficiente da glicose na respiração celular, o principal método que a maioria dos organismos usa para ganhar energia. O oxigênio se liga a porções da molécula de glicose, liberando água, dióxido de carbono e um grande quantidade de energia. As células então usam essa energia para gerar trifosfato de adenosina, comumente abreviado como ATP, a principal moeda de energia usada pela célula.
O oxigênio é usado por muitas células para processar recursos de energia, e o metabolismo baseado no oxigênio é o mais eficiente, mas nem todas as células o exigem. Alguns que vivem em ambientes com baixo teor de oxigênio não o usam de forma alguma, e muitas vezes é tóxico para esses organismos. A fermentação é um exemplo de células que usam fontes de energia sem oxigênio, mas é muito menos eficiente do que a respiração celular.
O oxigênio é, na verdade, um produto químico perigoso em geral e, embora as células que o utilizam se beneficiem muito dele, elas também devem ter defesas contra seus efeitos tóxicos. O oxigênio é útil porque reage fortemente com o carbono e o hidrogênio da glicose, mas esses são os principais componentes do DNA celular e das estruturas protéicas, que podem ser atacados e destruídos pelo oxigênio. Isso é particularmente verdadeiro no caso de radicais livres, átomos de oxigênio singulares altamente reativos que são constantemente produzidos pela respiração celular.
