体内自由基的可能来源极多，在细胞的有氧呼吸中，粒腺体的电子传递链可以发生因氧气的还原反应不完全而产生最常见的自由基超氧离子(Superoxide)，超氧离子本身反应性不是最强，但此离子可与铁或铜离子反应形成高反应性且破坏力极强的氢氧根基(Hydroxyl radical)。另外。在急性缺血性肾衰竭或缺血性心脏病时，有所谓的“缺血再灌注伤害”(Ischemia_reperfusioninjury)，亦即在短时间急性缺血之后血流恢复时，可因Xanthine oxidase之作用而产生过多的超氧离子而造成组织的伤害。在身体发生发炎反应时，白血球也可以释放出自由基来杀死细菌，这是白血球之主要功能之一，然而这些白血球释出之自由基常波及无辜而使附近的正常细胞亦受到伤害。其他如某些药物、抽烟、及辐射等亦可能产生自由基。

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