Organismu metabolismā ir paradokss. Lai gan lielākajai daļai organismu uz zemes ir nepieciešams skābeklis, lai izdzīvotu, skābeklis ir ļoti reaktīva molekula, kas var iznīcināt organismus, ražojot reaktīvas skābekļa sugas. Tāpēc organismā ir izveidota sarežģīta tīkla sistēma, kas sastāv no antioksidantu metabolītiem un fermentiem. Sinerģiski sadarbojoties antioksidantu vielmaiņas starpproduktiem un produktiem un fermentiem, svarīgas šūnu sastāvdaļas, piemēram, DNS, olbaltumvielas un lipīdi, ir pasargāti no oksidatīviem bojājumiem. Antioksidantu sistēma būtībā sasniedz antioksidantu iedarbību divos veidos, viens ir novērst aktīvo skābekļa vielu veidošanos, bet otrs ir novērst šīs aktīvās vielas, pirms tās rada bojājumus svarīgām šūnas sastāvdaļām, lai panāktu antioksidēšanos. Efektīvs. Tomēr šīm reaktīvajām skābekļa sugām ir arī svarīgas šūnu funkcijas, piemēram, bioķīmiskās reakcijās darbojas kā redokssignālu molekulas. Tāpēc antioksidantu sistēmas loma organismā nav pilnībā noņemt visas oksidējošās vielas, bet gan saglabāt šīs vielas atbilstošā līmenī.
Šūnās ražotās reaktīvā skābekļa sugas ir ūdeņraža peroksīds (H2O2), hipohlorskābe (HClO), brīvie radikāļi, piemēram, hidroksilradikāli (· OH) un superoksīda anjoni (O2). Hidroksilradikāli ir īpaši nestabili un var ātri un bez specifiskuma reaģēt ar lielāko daļu biomolekulu. Šādas sugas galvenokārt ražo, samazinot ūdeņraža peroksīdu ar metālu (piemēram, Fentona reakciju). Šie oksidētāji iznīcina šūnas, uzsākot ķēdes reakcijas, piemēram, lipīdu peroksidēšanos vai oksidējošu DNS un olbaltumvielas. Ja bojātā DNS netiek salabota, tā var izraisīt mutācijas un izraisīt vēzi. Proteīna bojājumi var kavēt fermenta aktivitāti, un proteīns tiks denaturēts vai noārdīts.
Cilvēka ķermenim ir jālieto skābeklis, lai enerģijas ražošanas procesā radītu reaktīvas skābekļa sugas. Šajā procesā vairāki elektronu transportēšanas ķēdes posmi var radīt blakusproduktu superoksīda anjonus. Īpaši svarīgi ir tas, lai iii kompleksa koenzīms Q reducēšanas procesā kļūtu par ļoti aktīvu brīvo radikāļu starpproduktu (Q·). Šis nestabilais starpprodukts izraisīs elektronisku "noplūdi" (elektronu zudumu), un "noplūdušie" elektroni izlēks no parastās elektronu transportēšanas ķēdes un tieši samazinās skābekļa molekulas, lai ražotu superoksīda anjonus. Peroksīdu var ražot arī, oksidējot samazinātus flavoproteīnus, piemēram, I kompleksu. Tomēr, lai gan šie fermenti ražo oksidētājus, nav skaidrs, vai elektronu transportēšanas ķēde ir svarīgāka par citiem bioķīmiskiem procesiem, kas var radīt arī peroksīdus. Augu, aļģu un zilaļģu fotosintēzes procesā, īpaši augstā apstarošanas intensitātē, tiek ražotas arī reaktīvās skābekļa sugas, bet karotinoīdi tiek izmantoti kā fotoprotektīvi līdzekļi, lai absorbētu pārmērīgu spēcīgu gaismu, lai aizsargātu šūnas. Aļģes un zilaļģes satur Lielu daudzumu joda, un selēns var kompensēt arī augstas radiācijas intensitātes radītos oksidatīvos bojājumus. Karotinoīdi, jods un selēns darbojas kā antioksidanti, lai izvairītos no reaktīvo skābekļa sugu veidošanās, reaģējot ar pārmērīgi samazinātu fotosintēzes reakcijas centru.
