活性氧（reactiveoxygenspecies，ROS）是O2，带电子后的产物，包括氧的一电子产物氧负离子O2-、二电子产物过氧化氢（H2O2，）、三电子产物羟基自由基（OH-）、一氧化氮等，半衰期较短，脂溶性。体内活性氧主要是在线粒体电子传递链由Ⅲ状态向状态IV转换中产生，线粒体高O2的环境，使高还原态的呼吸链有电子由呼吸链底物端和氧端漏出，并交给O2，而生成O2-。正常时，约2%的氧参与活性氧的产生；生理条件下，适量的活性氧可促进免疫、修复、存活、生长等。消除活性氧的抗氧化体系分为酶系和非酶系，酶系有超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）等，非酶系主要是还原型谷胱甘肽（GSH）、维生素C/E等。细胞内高水平谷胱甘肽GSH，CAT（H2O2酶）、谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）、超氧化物歧化酶SOD、环孢素、抗凋亡因子Bcl-2，可下调活性氧的产生水平。
线粒体中活性氧的产生
体内90%以上的O2，在线粒体中被消耗。O2一方面作为呼吸链的终端电子受体参与产生ATP的氧化磷酸化反应，维持能量代谢；另一方面，O2通过一系列化学反应，有时可生成氧自由基、活性氧（ROS）、活性氮（RNS）、脂类（RH）过氧化物等，脂类过氧化物有烷氧基（RO-）/烷过氧基（ROO-）/氢过氧化物（ROOH）等。线粒体产生活性氧的速率，受线粒体内膜跨膜电位的调节。线粒体呼吸链复合物Ⅰ的异咯秦半醌（FAD）、泛醌、复合物Ⅲ的细胞色素b566、辅酶Q氧化时漏电子，可产生活性氧；线粒体NADPH氧化酶和黄嘌呤氧化酶可催化生成O2-，线粒体的髓过氧化物酶MPO可催化生成OH-，线粒体蛋白激酶C可催化生成H2O2。
线粒体受外界因素刺激时，包括射线、高压氧、香烟烟雾、空气污染、铅、铬、钒、抗癌药、抗生素、杀虫剂、麻醉药、高血糖、炎症因子、肿瘤坏死因子TNF-a/MLR（microcystin）、高血脂、缺血、乙醛、缺氧等，活性氧产生明显增加。血管内皮生长因子受体、转化生长因子B受体、胰岛素样生长因子受体、胰岛素受体、血管紧张素受体ATIR、瘦素受体通路等高度活化时，也可使活性氧产生明显增加。