"Especies reactivas" es el término que se aplica colectivamente a las moléculas químicas radicales y no radicales que son agentes oxidantes y/o son fácilmente convertidos a radicales. Las fuentes exógenas generadoras de especies reactivas de oxígeno en los organismos son antibióticos, medicamentos (p.e. paracetamol) contaminantes (p.e. dióxido de nitrógeno, ozono, humo de cigarrillo), quimioterapia y exposición a radiación ultravioleta e ionizante (Finkel y Holbrook, 2000).

Está comprobado que algunas de las especies reactivas de oxígeno, nitrógeno, fierro y cobre se generan en el metabolismo. Algunas de las especies reactivas que tienen funciones fisiológicas, (p.e. en la respuesta inmune) y su producción puede ser un factor importante que desencadene una variedad de funciones celulares (Gamaley y Kluybin, 1999).

Otras fuentes endógenas de radicales libres son las metales de transición como cobre y fierro, sin embargo, la regulación en la generación de estas moléculas es importante para evitar patologías, su incremento siempre acompaña a tejidos lesionados en la mayoría de las enfermedades humanas y puede darse por una disminución de las defensas antioxidativas (p.e. por acción de un xenobiótico) o incremento en la generación de especies reactivas (p.e. en presencia de toxinas que al metabolizarse generen especies reactivas) (Gutteridge y Halliwell, 1999).

En algunas patologías el estrés oxidativo tiene una contribución significativa en su desarrollo, como en la enfermedad de Parkinson, Alzheimer, artritis reumatoide y el fenómeno llamado "paradoja del oxígeno" que se presenta posterior a un fenómeno de isquemia, durante la reperfusión, cuando el aporte de oxígeno no disminuye el daño sino que lo incrementa participando en reacciones de oxidación de proteínas y lipoperoxidación. (Gutteridge y Halliwell, 1999).

En la mitocondria se estima que del 2-4% del oxígeno consumido durante el transporte de electrones no se reduce a agua por la citocromo C oxidasa sino se forma el anión semiquinona el cual puede transferir uno o dos electrones al oxígeno molecular con la subsecuente formación del anión superóxido (O2·-). Este, a su vez puede generar otras especies reactivas de oxígeno; en exceso reaccionan con toda clase de macromoléculas, estas causan anormalidades conductuales, citotoxicidad y daño mutagénico. (Gutteridge y Halliwell, 1999; Dalton et al 1999, Finkel y Holbrook, 2000).

El O2·- es convertido a peróxido de hidrógeno (H2O2), mediante la reacción Fenton con complejos de bajo peso molecular de Fe(II) como el citrato Fe(II) o la ATPFe(II) genera radicales hidroxilo (OH·-). A su vez los iones de cobre pueden participar en reacciones Fenton. La re-reducción y reciclaje de los iones fierro y cobre son catalizadas en vivo por el O2·- y el ascorbato. El proceso neto de producción de OH·- a partir de O2·- y de H2O2 es la reacción Haber-Weiss en la cual los iones metálicos actúan como catalizadores (Stadtman y Berlett, 1991; Dalton et al., 1999).

Otras fuentes de O2·- y de H2O2 son las enzimas oxidativas, como la xantin oxidasa, las NADPH/NADH oxidasas, la acil CoA oxidasa y los citocromos P-450 y pequeñas moléculas autooxidables como las catecolaminas y las quinonas (Dalton et al., 1999; Gamaley y Kluybin, 1999).

En el sistema inmunológico de los organismos, en especial las células fagocíticas generan una importante cantidad de H2O2, mediante NADPH oxidasa unida a membrana. Aunque las células no fagocíticas también generan H2O2 mediante NADPH oxidasa esta es estructural y genéticamente diferente, y su tasa de generación es apenas el 1% del generado por las células fagocíticas (Gamaley y Kluybin, 1999).

En el humano hay pruebas que señalan que el plasma sanguíneo y en los tejidos oculares se está generando H2O2 continuamente a partir de la oxidación del GSH y/o del ascorbato (Spector, 1991; Halliwell el al., 2000; Long y Halliwell, 2000)

Bajo condiciones fisiológicas cada día el 3% de la hemoglobina total se convierte a la forma oxidada (metahemoglobina). La autoxidación de la hemoglobina resulta en la generación de O2·- (Stocker y Frei, 1991).

Otra especie de oxígeno reactivo es el oxígeno en singulete (102) que puede generarse cuando los electrones que han sido excitados por la luz pasan su energía de excitación a uno de los electrones desapareados del O2 cambia su giro y se aparea con el otro electrón. También puede formarse durante la dismutación del O2·-, en las reacciones de Haber-Weiss y por la descomposición H2O2. Produce daños en las membranas celulares, causa modificaciones en los aminoácidos y daños al ADN (Hansberg, 1999).