Окислительные процессы в митохондриях и последствия нарушений этих процессов являются крайне существенными для клеточной патофизиологии. Супероксидные радикалы, H₂O₂, гидроксильные радикалы и, возможно, синглетный кислород являются нормальными продуктами клеточного метаболизма. Однако, если они производятся постоянно с большой скоростью как побочные продукты аэробного метаболизма, они могут быть вредными и вызвать повреждения различных компонентов клетки, таких как мембранные липиды, ДНК и белковые комплексы. Поэтому в аэробных клетках работает специальная система защиты, предназначенная для борьбы с активными формами кислорода. Обычные источники реакционноспособных свободных радикалов кислорода хорошо известны. Основным источником оксидантов в клетках являются митохондрии. Эти внутриклеточные органеллы присутствуют в большом количестве во всех клетках и их электрон-транспортная система потребляет 85 % кислорода в клетке. Дефицит энергии в клетках, вызванный нарушениями митохондриальных функций, может нарушить нормальные активности клетки и повлиять на способность клеток адаптироваться к различным физиологическим стрессам. Природные гидрофобные антиоксиданты - коэнзим Q и витамин E - обеспечивают в организме баланс оксидантов и антиоксидантов. Особенно это относится к коэнзиму Q, который локализован как электронный переносчик в митохондриальной дыхательной цепи и обеспечивает связь между комплексами I и III, II и III. В то же время в восстановленной форме коэнзим Q служит эффективным антиоксидантом, предотвращая перекисное окисление липидов в биологических мембранах и липопротеидных частицах, а дефицит его является важным фактором при развитии митохондриальных болезней.