In den Mitochondrien werden sowohl unter physiologischer als auch unter sportlicher Belastung etwa 0,5 bis 5 % des aufgenommenen Sauerstoffs (O2) nicht zu Wasser (H2O), sondern in Superoxidanion-Radikale (•O2–) umgewandelt. Die mitochondriale Energiegewinnung in Form von ATP ist folglich immer mit der Bildung von reaktiven Sauerstoff- und Stickstoff-Verbindungen verknüpft. Bei intensiver sportlicher Aktivität kann es zur deutlichen Überproduktion an diesen auch als freie Radikale bezeichneten Verbindungen kommen und damit zum oxidativen Stress. Freie Radikale entstehen im Organismus als Nebenprodukte bei verschiedenen Stoffwechselprozessen, vor allem in der mitochondrialen Atmungskette. Beispiele für Vertreter der freien Radikale sind das Superoxidanion-Radikal (•O2–), Hydroxyl-Radikal (•OH) oder das Stickoxid-Radikal (NO•).
