W utlenianiu biologicznym całkowita redukcja cząsteczki tlenu wymaga 4 elektronów. Jeśli cząsteczka tlenu jest redukowana tylko przez dodanie pojedynczego elektronu, produktem pośrednim jest grupa nadtlenkowa, czyli anion ponadtlenkowy O2 -, który jest aktywny i łatwo łączy się z różnymi substancjami makrocząsteczkowymi, tworząc jest nieaktywny.
Organizmy mogą wytwarzać żywy tlen i wolne rodniki (w tym anion ponadtlenkowy) w normalnych procesach metabolicznych i pod wpływem różnych stresów środowiskowych, a ich nagromadzenie spowoduje zniszczenie struktury i funkcji komórek w organizmach. Dysmutaza ponadtlenkowa (SOD), szeroko występująca w organizmach, jest pierwszym enzymem antyoksydacyjnym w systemie aktywnego wychwytywania tlenu. SOD dysproporcjonuje anionowe rodniki ponadtlenkowe do wytwarzania nadtlenku wodoru i tlenu cząsteczkowego, które odgrywają ważną rolę w ochronie komórek przed uszkodzeniami oksydacyjnymi.
