O oxigênio representa uma ameaça às estruturas celulares porque uma forma particular de oxigênio, conhecida como radical livre, é muito reativa e pode quebrar as moléculas celulares, de acordo com a Ohio State University. Esses radicais livres são átomos de oxigênio com elétrons desemparelhados, que são produzidos durante processos metabólicos na mitocôndria.
O oxigênio é usado pelas mitocôndrias da célula no final de um processo conhecido como cadeia de transporte de elétrons. As mitocôndrias usam esse processo para criar energia química utilizável pela célula. Normalmente, esse processo muda os elétrons de um produto químico para outro, terminando finalmente com o oxigênio. Os átomos de oxigênio normalmente têm todos os seus elétrons dispostos em pares, mas ocasionalmente esse processo não é concluído com sucesso, deixando o oxigênio com um elétron desemparelhado.
O principal local de dano dos radicais livres à célula está no DNA mitocondrial. As mitocôndrias são organelas que possuem DNA separado do DNA do núcleo da célula. Este DNA fornece instruções químicas para as mitocôndrias que as habilitam a funcionar. Existem muitos mecanismos para reparar danos ao DNA nuclear, mas as mitocôndrias não possuem esses mecanismos. Os danos causados ao DNA geralmente são permanentes e aumentam até que as mitocôndrias não funcionem mais.
