Sauerstoff stellt eine Bedrohung für die Zellstrukturen dar, da eine bestimmte Form von Sauerstoff, die als freie Radikale bekannt ist, sehr reaktiv ist und Zellmoleküle abbauen kann, so die Ohio State University. Diese freien Radikale sind Sauerstoffatome mit ungepaarten Elektronen, die bei Stoffwechselprozessen in den Mitochondrien entstehen.
Sauerstoff wird von den Mitochondrien der Zelle am Ende eines Prozesses verwendet, der als Elektronentransportkette bekannt ist. Die Mitochondrien nutzen diesen Prozess, um chemische Energie zu erzeugen, die von der Zelle genutzt werden kann. Normalerweise verschiebt dieser Prozess Elektronen von einer Chemikalie zu einer anderen und endet schließlich mit Sauerstoff. Sauerstoffatome haben normalerweise alle ihre Elektronen paarweise angeordnet, aber gelegentlich wird dieser Prozess nicht erfolgreich abgeschlossen, so dass der Sauerstoff mit einem ungepaarten Elektron zurückbleibt.
Der primäre Ort der Schädigung der Zelle durch freie Radikale liegt in der mitochondrialen DNA. Die Mitochondrien sind Organellen, deren DNA von der DNA im Zellkern getrennt ist. Diese DNA gibt den Mitochondrien chemische Anweisungen, die ihnen ihre Funktion ermöglichen. Es gibt viele Mechanismen, um Schäden an nuklearer DNA zu reparieren, aber die Mitochondrien besitzen diese Mechanismen nicht. Schäden an ihrer DNA sind im Allgemeinen dauerhaft und bauen sich auf, bis die Mitochondrien nicht mehr funktionieren.
