Der er et paradoks i organismers stofskifte. Selvom de fleste organismer på jorden har brug for ilt for at overleve, er ilt et meget reaktivt molekyle, der kan ødelægge organismer ved at producere reaktive iltarter. Derfor er der etableret et komplekst netværkssystem sammensat af antioxidantmetabolitter og enzymer i organismen. Gennem det synergistiske samarbejde mellem antioxidantmetaboliske mellemprodukter og produkter og enzymer er vigtige cellulære komponenter som DNA, protein og lipider beskyttet mod oxidativ skade. Antioxidantsystemet opnår grundlæggende antioxidanteffekter på to måder, den ene er at forhindre produktionen af aktive iltstoffer, og den anden er at fjerne disse aktive stoffer, før de forårsager skade på vigtige komponenter i cellen for at opnå anti-oxidation . Effektiv. Imidlertid har disse reaktive oxygenarter også vigtige cellulære funktioner, såsom at fungere som redox-signalmolekyler i biokemiske reaktioner. Derfor er antioxidantsystemets rolle i organismen ikke fuldstændig at fjerne alle oxiderende stoffer, men at holde disse stoffer på et passende niveau.
De reaktive oxygenarter, der produceres i celler, omfatter hydrogenperoxid (H2O2), hypochlorsyre (HClO), frie radikaler såsom hydroxylradikaler (·OH) og superoxidanioner (O2). Hydroxylradikaler er særligt ustabile og kan reagere med de fleste biomolekyler hurtigt og uden specificitet. Sådanne arter produceres hovedsageligt ved metal-katalyseret hydrogenperoxidreduktion (såsom Fenton-reaktion). Disse oxidanter ødelægger celler ved at igangsætte kædereaktioner såsom lipidperoxidation eller oxiderende DNA og proteiner. Hvis det beskadigede DNA ikke repareres, kan det forårsage mutationer og fremkalde kræft. Beskadigelse af proteinet kan hæmme enzymets aktivitet, og proteinet vil blive denatureret eller nedbrudt.
Den menneskelige krop har brug for at forbruge ilt for at generere reaktive iltarter i processen med energiproduktion. I denne proces kan adskillige trin i elektrontransportkæden producere-biprodukt superoxidanioner. Det er særligt vigtigt, at coenzymet Q i kompleks III bliver et højaktivt frit radikal-mellemprodukt (Q·) under reduktionsprocessen. Dette ustabile mellemprodukt vil forårsage elektronisk "lækage" (tab af elektroner), og de "lækkede" elektroner vil springe ud af den normale elektrontransportkæde og direkte reducere oxygenmolekyler til at producere superoxidanioner. Peroxid kan også produceres ved oxidation af reducerede flavoproteiner såsom kompleks I. Men selvom disse enzymer producerer oxidanter, er det ikke klart, om elektrontransportkæden er vigtigere end andre biokemiske processer, der også kan producere peroxider. I processen med fotosyntese af planter, alger og cyanobakterier, især under høj bestrålingsintensitet, produceres også reaktive iltarter, men carotenoider bruges som fotobeskyttende midler til at absorbere overdreven stærkt lys for at beskytte celler. Algerne og cyanobakterierne indeholder En stor mængde jod og selen kan også opveje de oxidative skader forårsaget af høj strålingsintensitet. Carotenoider, jod og selen fungerer som antioxidanter for at undgå produktionen af reaktive oxygenarter ved at reagere med det over-reducerede fotosyntetiske reaktionscenter.
