1999年時被世界衛生組織(WHO)定義為萬病之源的「自由基」，是「具有未配對電子的原子、原子團、特殊狀態的分子」，會攻擊正常細胞，搶奪電子、破壞粒線體和DNA，進而影響我們的健康。

自由基有毒性很強，對身體百害無一利的(如OH^‧、OONO^-)，也有毒性較弱、可充當細胞內訊息傳導者的 (如O₂^‧-、 H₂O₂)。除了外在的生活習慣(如熬夜、抽菸…等)會產生自由基外，人體內為了身體的運作(製造能量、防禦入侵物…等)亦會產生大量的自由基。

以下，介紹人體內內源性自由基的三大來源：

1. 粒線體

 

粒線體是人類製造腺苷三磷酸(ATP)最主要的場所，當ATP水解時，會產生熱量。我們的許多生理活動(如肌肉收縮活動、蛋白合成…等)，都需要消耗ATP，才能完成。
粒線體，是透過一連串的電子傳遞鏈來進行一連串的氧化還原反應來產生ATP。然而，在電子傳遞的過程中，有部分會因為堆積而洩漏，並與氧分子結合成為超氧陰離子自由基(O₂^‧-)。人類呼吸進入體內的氧氣約有 98% 提供給粒線體來利用，在這98%中，又有0.2% ~ 2%的氧氣會轉變成超氧陰離子自由基。
超氧陰離子自由基(O₂^‧-)會因超氧化物歧化酶 (SOD)的催化下變成過氧化氫(H₂O₂)，又因潘頓或哈柏維思反應而變成毒性最強的羥自由基(OH^‧)。

2. 白血球

白血球為了要防禦外來的入侵物，會產生自由基以消滅細菌。
當偵測到病菌入侵時，白血球裡的NADPH氧化酶會將氧氣轉化成超氧陰離子(O₂^‧-)，並在超氧化物歧化酶 (SOD)的催化下變成過氧化氫(H₂O₂)；過氧化氫(H₂O₂)經過髓質過氧化氫酶(MPO)的催化，會以氯離子為輔酶形成次氯酸(HOCL)。有些次氯酸(HOCL)會與超氧化陰離子(O₂^‧-)配對，形成單態氧(¹O₂)。
單態氧(¹O₂)是一種毒性很強的自由基，次氯酸與單態氧就是白血球用來殺菌的主要武器。

3. 紅血球

紅血球主要的功能為透過血紅素(Hb)攜帶氧氣至其他組織。
血紅素會提供電子給氧氣，產生超氧陰離子自由基(O₂^‧-)，再經過轉變成為毒性最強的羥自由基(OH^‧)。若無法有效清除羥自由基(OH^‧)，就會氧化損傷紅血球，造成發囊泡現象(Vesiculation)。

 

內源性自由基的三大來源，在人體內都有著舉足輕重的功能。如同文章一開始提到的，自由基可分成對身體百害無一利的壞自由基，也有在人體內扮演重要的訊息傳導者的自由基。氫分子，可以「選擇性的抗氧化」，消除壞自由基，又不會與超氧陰離子(O₂^‧-)與過氧化氫(H₂O₂)等訊息傳導者反應，故有「近乎完美的抗氧化劑」的美稱。