El oxígeno representa una amenaza para las estructuras celulares porque una forma particular de oxígeno, conocida como radical libre, es muy reactiva y puede descomponer las moléculas celulares, según la Universidad Estatal de Ohio. Estos radicales libres son átomos de oxígeno con electrones no apareados, que se producen durante los procesos metabólicos en las mitocondrias.
El oxígeno es utilizado por las mitocondrias de la célula al final de un proceso conocido como la cadena de transporte de electrones. Las mitocondrias utilizan este proceso para crear energía química utilizable por la célula. Por lo general, este proceso desplaza los electrones de una sustancia química a otra, terminando finalmente con el oxígeno. Los átomos de oxígeno normalmente tienen todos sus electrones dispuestos en pares, pero en ocasiones este proceso no se completa con éxito, dejando el oxígeno con un electrón no pareado.
El sitio primario de daño por radicales libres en la célula está en el ADN mitocondrial. Las mitocondrias son orgánulos que tienen ADN separado del ADN en el núcleo de la célula. Este ADN da instrucciones químicas a las mitocondrias que les permiten funcionar. Hay muchos mecanismos para reparar el daño al ADN nuclear, pero las mitocondrias no poseen estos mecanismos. El daño hecho a su ADN es generalmente permanente y se acumula hasta que las mitocondrias ya no funcionan.
