Živé organizmy rozdeľujeme na anaeróbne a aeróbne, ktoré sú v súčasnosti na Zemi v prevahe a pre svoj život potrebujú kyslík. Kyslík je jediný prvok, ktorý môžu mikroorganizmy, ale aj vyššie rastliny a živočíchy prijímať v elementárnej forme. Jeho prítomnosť v bunkách využívajú aeróbne organizmy na reakcie, ktoré sú základným zdrojom energie pre všetky životné procesy.

Kyslík, ktorý sa dostal do pľúcnych alveol, difunduje na základe svojho parciálneho tlaku cez membránu do krvi a viaže sa na hemoglobín v krvi a tiež sa v nej čiastočne rozpúšťa. Kyslík sa pomerne málo rozpúšťa v destilovanej vode. Obsah solí, resp. proteínov (krvná plazma) jeho rozpustnosť zvyšujú. Krv pri teplote 37 °C môže transportovať 200 cm³ O₂ v 1 dm³. Z toho 197 cm³ je chemicky reverzibilne viazaného na hemoglogín (HbO₂) a 3 cm³ je rozpusteného v krvi. Organizmus má vytvorené adaptačné mechanizmy, ktoré zabezpečujú zvýšený príjem kyslíka podľa potreby.

V zdravej bunke sa 95 % kyslíka redukuje na vodu a asi 5 % sa redukuje za vzniku superoxidového radikálu a peroxidu vodíka:

Vzniknuté produkty sú síce málo reaktívne, ale zúčastňujú sa na tvorbe reaktívneho hydroxylového radikálu OH^•, ktorý je schopný iniciovať poškodenie bunky.

Hydroxylový radikál je jedna z najreaktívnejších zlúčenín. Jeho doba života je merateľná v nanosekundách, reaguje prakticky na mieste svojho vzniku. Na tvorbe kyslíkových radikálov sa môžu podieľať aj komplexy prechodných prvkov viažuce kyslík. S toxicitou kyslíka pravdepodobne najužšie súvisia ióny železa a medi.

Reaktívne formy kyslíka poškodzujú všetky typy biologických molekúl, vrátame nukleových kyselín, lipidov, proteínov a sacharidov. Živé, zdravé bunky a organizmy sú vybavené viacerými ochrannými systémami, ktoré zabezpečujú kontrolu nadprodukcie voľných kyslíkových radikálov. Predovšetkým sú to enzýmy, ktoré premieňajú voľné kyslíkové radikály na molekulový kyslík a vodu. Napríklad enzým superoxiddismutáza zmení kyslíkový radikál za vzniku peroxidu vodíka (a), ktorý odstráni enzým kataláza (b).

Človek za 70 rokov života spotrebuje asi 17 000 kg kyslíka a vytvorí 800 – 1700 kg voľných kyslíkových radikálov len endogénnym metabolizmom. V organizme sa na odstraňovaní voľných radikálov v cytoplazme zúčastňujú aj neenzýmové antioxidanty, medzi ktoré zaraďujeme predovšetkým alfa-tokoferol (viatamín E), kyselinu askorbovú (vitamín C), beta-karotén, kyselinu močovú, sulfhydrylové skupiny bielkovín, ceruloplazmín, redukovaný glutation (GSH), polyfenolické flavonoidy, ale aj selén. V rastlinách sa vyskytujú látky, ktoré sú známe antioxidačnými aktivitami, napr. štandardizovaný extrakt z listov artičoky zeleninovej (Cynara scolymus) s obsahom cynarínu (kyselina 1,5-dikavoyl-D-chinová). Výťažok získaný z 1 mg cesnaku siateho (Allium sativum) má rovnaký antioxidačný účinok ako 30 nmol vitamínu C, alebo 3,6 nmol vitamínu E. Voľné kyslíkové radikály, ako poukazujú mnohé výskumy, sa podieľajú na vzniku rozličných ochorení, napr. na poškodení srdca a ciev pri kardiovaskulárnych ochoreniach, aj sliznice tráviaceho ústrojenstva. Pacienti s cukrovkou, zápalovými reumatickými ochoreniami, rozličnými poškodeniami mozgu (Parkinsonova choroba, Alzheimerova choroba), bronchiálnou astmou a pod., majú v plazme zvýšené koncentrácie voľných kyslíkových radikálov. Medzi tkanivá s najvyššou antioxidačnou schopnosťou, t. j. najlepšie odolávajúce nežiadúcemu pôsobeniu voľných radikálov, patrí pľúcne tkanivo.

Aj nevyvážená strava môže prispievať k tvorbe voľných kyslíkových radikálov. V posledných rokoch sa zistilo, že vysoký podiel polynenasýtených mastných kyselín, ktoré sú v niektorých rastlinných olejoch (repkovom, slnečnicovom a kukuričnom) môže byť zdrojom peroxidácie tukov za vzniku voľných kyslíkových radikálov. Veľké množstvo voľných radikálov sa do organizmu dostáva fajčením. Jedno vdýchnutie cigaretového dymu obohatí fajčiara až o 10¹⁴ voľných kyslíkových radikálov.

Živé organizmy využívajú voľné radikály na ničenie baktérií a vírusov. Napríklad zvýšenie koncentrácie voľných radikálov sa zistilo v hnise. T-lymfocyty využívajú voľné radikály na usmrcovanie nádorových buniek. Voľné radikály sa podieľajú aj na prasknutí fotikuly pri ovulácii. Oplodnenie vajíčka spermiou je umožnené narušením vajíčka pôsobením voľných radikálov.

Súčasné výskumy zamerané na štúdium reaktívnych kyslíkových zlúčenín (superoxid, peroxid vodíka, hydroxylový radikál) zisťujú, že okrem negatívnych účinkov na organizmus, pôsobia pri prenose informácií vo vnútri buniek. Najpreštudovanejšia je informačná funkcia aktívnych kyslíkových zlúčenín v rastlinách napadnutých baktériami. V tomto prípade hrá kľúčovú úlohu peroxid vodíka, ktorý pôsobí nie len priamo bakteriálne, ale aktivuje špeciálne gény vyvolávajúce odolnosť organizmu proti patogénom. Výskumy prebiehajú aj na živočíchoch. Cieľom výskumu je objasnenie vzťahu medzi jednotlivými reaktívnymi kyslíkovými zlúčeninami pri prenášaní signálov a odhalenie reakčného mechanizmu.

OZÓN

Ozón má dráždivé účinky na očnú sliznicu, dýchacie orgány a pôsobí na centrálnu nervovú sústavu. Už trojhodinová expozícia koncentrácie ozónu 2 mg⋅m⁻³ sa prejavuje vznikom pľúcneho edému. Predpokladá sa, že ozón vytvára voľné radikály, ktoré atakujú –SH skupiny a nenasýtené mastné kyseliny.

Koncentrácia ozónu 0,2 ppm dráždi oči. Asi po polhodinovej inhalácii ozónu s koncentráciou 1 ppm sa dostavuje kašeľ a únava. Pri koncentrácii 1,0 – 10 ppm sa dostavujú bolesti hlavy, až bezvedomie. Pri koncentráciách vyšších ako 9,0 ppm vzniká akútny pľúcny edém, ktorý sa prejavuje zmenou celkového stavu organizmu, ako je krvácanie, chudnutie až smrť. Koncentrácie vyššie ako 1000 ppm (0,1 %) majú za následok smrť už po niekoľko minútovej inhalácii. Pretože ozón bezpečne usmrcuje mikroorganizmy vo vzduchu až pri koncentrácii 6500 ppm, jeho prítomnosť vo vzduchu je viac toxická ako prospešná.

Ozón je prudký jed aj pre rastliny. Už jeho nepatrné koncentrácie nepriaznivo ovplyvňujú fotosyntézu a rast rastlín. Napríklad koncentrácia ozónu 50 – 75 ppb spôsobuje chronické poškodenie smrekov. Ozón sa podieľa na devastovaní lesných porastov.

Organizácia Strom života vypracovala projekt na monitorovanie ovzdušia žiakmi základných škôl. Prihlásené kolektívy žiakov dostali tabakové semienka, z ktorých mali vypestovať rastliny a sledovať zmeny na listoch. Tabak je citlivý na prítomnosť ozónu. Projekt bol realizovaný v roku 2001.