Wolne rodniki są związkami tlenu o bardzo wysokiej energii. Po­wstają podczas spalania tłuszczów i cukrów w mitochondriach. Mitochondria to wewnątrzkomórkowe elektrociepłownie przetwarzające energię zawartą w tłuszczach i cukrach w energię biologiczną, która może być potem wykorzystywana przez organizm, a wolne rodniki to niejako dym z tych elektrociepłowni. Są bardzo nietrwałe i bardzo szybko wdają się w reakcje z innymi związkami chemicznymi w ko­mórkach ciała, powodując ich uszkodzenie lub wręcz zniszczenie. Mo­gą to być cząsteczki DNA – zarówno jądrowego, jak i mitochondrialnego, cząsteczki tłuszczów budujących błony komórkowe oraz inne ważne składniki funkcjonalne i budulcowe komórek. W DNA wolne rodniki mogą przypadkowo spowodować mutacje ważnych genów, które pro­wadzą potem do zaburzeń różnych funkcji komórkowych lub do roz­woju wielu chorób, między innymi nowotworów. Im komórka starsza, tym dłużej narażona na działanie wolnych rodników i tym większym uszkodzeniom podlega jej DNA i inne części składowe.

Wolne rodniki powodują także mutacje w DNA mitochondrialnym, gdzie mogą wywołać zaburzenia pracy genów związanych z produkcją energii. Niewydajna elektrociepłownia zaczyna wydzielać jeszcze więcej dymu (wolnych rodników), który ponownie niszczy zarówno DNA, jak i błony mitochondrialne – powstaje wtedy błędne koło. Teorię wolnych rodników jako czynników powodujących lub przyczyniających się do procesów starzenia się komórkowego potwierdzają badania, podczas których do laboratoryjnych preparatów mitochondriów wprowadzono specjalne peptydy, zapobiegające formacji wolnych rodników. Zaobser­wowano wtedy że starzenie się komórek zostaje albo zatrzymane, albo bardzo zwolnione. Nagromadzające się mutacje DNA mitochondrialnego stanowią niejako podstawę zegara biologicznego organizmu – im jest ich więcej, tym krótszy czas pozostaje komórce do życia. Inny proces to wyciekanie z uszkodzonych, nieszczelnych mitochondriów związków chemicznych, które dodatkowo szkodzą komórce.