Et radikal er et stoff med et odde antall elektroner, det vil si et fritt elektron som kan reagere med andre stoffer. Haber-Weiss reaksjoner ble oppdaget av Fritz Haber og Joshua Weiss i 1932. Treverdig (trivalent) jern blir redusert til toverdig (divalent) jern
Fe3+ + •O2- → Fe2+ + O2
Deretter følger en Fenton-reaksjon med hydrogengenperoksid (H2O2) og ferrojern (divalent, toverdig jern, Fe2+, Fe(II)). Produktet er ferrijern (trivalent, treverdig, Fe3+, Fe(III)), hydroksylradikalet (•OH) og et hydroksylion (OH-).
Fe2+ + H2O2 → Fe3+ + OH- + •OH
Dette er starten på en kaskade med reaksjoner med potensielle skadelige effekter i organismene i reaksjon med organiske forbindelser:
•OH + H2O2 → HO2• + H2O
Fe3+ + HO2• → Fe2+ + H+ + O2
Fe2+ + HO2• → Fe3+ + HO2-
Fe2+ + •OH → Fe3+ + OH-
Fenton-kjemi (HJH Fenton) bruker ferrojern, Fe(II) og hydrogenperoksid til oksidasjon av organiske stoffer. Hydroksylradikalet er meget reaktivt og reagerer med omtrent alle organiske forbindelser, inkludert nukleinsyrer og fett. Alle organismene unngår å ha fritt jern i cellene for å unngå Haber-Weiss og Fenton-reaksjoner. Jern er derfor hardt bundet i porfyriner som i hem, som sideroforer (transferrin og laktoferrin hos dyr), jern-svovelproteiner eller chelatert til organiske syrer (sitrat eller vinsyre (tartrat)).
Elektrontransport via transisjonsmetaller
Alle aerobe organismer bruker oksygen som elektronakseptor i en elektrontransportkjede ved frigivelse av energi i respirasjon i mitokondriene. Transport av et elektron ad gangen via transisjonsmetaller gir mulighet for at et elektron kan bli fanget om av oksygen, som er et meget elektronegativ forbindelse, og hvor man for dannet superoksid-anionradikalet (•O2-). Organismene fjerner superoksid-anionradikalet ved dismutering til hydrogenperoksid (H2O2). Denne reaksjonen er katalysert av enzymer, superoksid dismutaser, noen av de mest effektive enzymene som finnes. Produktet hydrogenperoksid (H2O2) har også potensielle skadelige effekter, men blir videre nedbrutt av enzymer som peroksidase og katalase. Hos planter er askorbat peroksidase viktig i nedbrytningen av hydrogenperoksid, mens glutathion peroksidase, et enzym som inneholder selen, har den samme oppgaven i dyr. Hydrogenperoksid blir også dannet under fotorespirasjon og beta-oksidasjon av fettsyrer i spirende fettfrø, men de enzymatiske trinnene som lager hydrogenperoksid i disse tilfellene er lokalisert i egne organeller, kalt henholdsvis glyoksysomer og peroksisomer, begge inneholder katalase.