Tlen stanowi zagrożenie dla struktur komórkowych, ponieważ szczególna forma tlenu, znana jako wolny rodnik, jest bardzo reaktywna i może rozkładać cząsteczki komórkowe, zgodnie z Ohio State University. Te wolne rodniki są atomy tlenu z niesparowanymi elektronami, które powstają podczas procesów metabolicznych w mitochondriach.
Tlen jest używany przez mitochondria komórki pod koniec procesu znanego jako łańcuch transportu elektronów. Mitochondria wykorzystują ten proces do wytworzenia energii chemicznej użytecznej w komórce. Zwykle proces ten przesuwa elektrony z jednego związku chemicznego do innego, ostatecznie kończąc na tlen. Atomy tlenu normalnie mają wszystkie swoje elektrony ułożone parami, ale czasami ten proces nie kończy się pomyślnie, pozostawiając tlen niesparowanym elektronom.
Pierwotnym miejscem uszkodzenia wolnych rodników w komórce jest DNA mitochondrialne. Mitochondria są organellami, które mają DNA oddzielone od DNA w jądrze komórki. Ten DNA daje chemiczne instrukcje do mitochondriów, które umożliwiają im funkcjonowanie. Istnieje wiele mechanizmów naprawy uszkodzeń jądrowego DNA, ale mitochondria nie posiadają tych mechanizmów. Obrażenia wyrządzone ich DNA są na ogół trwałe i rosną aż do momentu, gdy mitochondria przestaną działać.
