Radikal bebas
Radikal bebas adalah molekul yang kehilangan satu buah elektron dari pasangan elektron bebasnya, atau merupakan hasil pemisahan homolitik suatu ikatan kovalen. Akibat pemecahan homolitik, suatu molekul akan terpecah menjadi radikal bebas yang mempunyai elektron tak berpasangan. Elektron memerlukan pasangan untuk menyeimbangkan nilai spinnya, sehingga molekul radikal menjadi tidak stabil dan mudah sekali bereaksi dengan molekul lain, membentuk radikal baru. Radikal bebas dapat dihasilkan dari hasil metabolisme tubuh dan faktor eksternal seperti asap rokok, hasil penyinaran ultra violet, zat pemicu radikal dalam makanan dan polutan lain. Penyakit yang disebabkan oleh radikal bebas bersifat kronis, yaitu dibutuhkan waktu bertahun-tahun untuk penyakit tersebut menjadi nyata. Contoh penyakit yang sering dihubungkan dengan radikal bebas adalah serangan jantung,kanker, katarak dan menurunnya fungsi ginjal. Untuk mencegah atau mengurangi penyakit kronis karena radikal bebas diperlukan antioksidan.
Nitrogen monoksida
Sitotoksisitas yang dipicu NO, ditimbulkan oleh peroksinitrita (ONOO−), yang terbentuk dari reaksi antara NO dengan senyawa radikal bebas berupa anion superoksida. Peroksinitrita berinteraksi dengan lipid, DNA dan protein melalui mekanisme langsung berupa reaksi oksidatif dan mekanisme tidak langsung dengan kofaktor berupa radikal bebas. Adanya senyawa peroksinitrita merupakan indikasi berbagai kondisi pategenik seperti stroke, infarksi miokardial, gagal jantung kronis, diabetes, kanker, sklerosis multipel, artritis, kelainan "neurodegenerative", "circulatory shock", "chronic inflammatory disease", dll; oleh karena senyawa superoksida dengan cepat akan diredam oleh berbagai jenis enzim dismutase superoksida yang terdapat pada mitokondria, sitoplasma dan periplasma, sedangkan NO dengan cepat akan terdifusi keluar ke dalam periplasma dan memasuki sel darah merah untuk dikonversi menjadi asam nitrat melalui reaksi dengan oksihemoglobin. Sehingga reaksi antara NO dan superoksida yang membentuk peroksinitrita, sangat jarang terjadi.