Молекулы, имеющие неспаренный электрон, называются свободными радикалами. Свободные радикалы образуются под действием жёсткого (богатого энергией) облучения или молекулярного кислорода (см. Гемоглобин). Свободные радикалы атакуют другие молекулы и в результате гомолитического разрыва электронной пары индуцируют образование новых свободных радикалов, способных повреждать клетки, оказывать мутагеннное или канцерогенное действие (см. Мутация и репарация, Канцерогенез). Для нейтрализации свободных радикалов в живых организмах существуют специальные защитные механизмы. Кроме того, протеин-связанные радикалы (например, тирозин-радикал, 3) выполняют важные функции в ряде ферментов (см. Липопротеины, Морфогенез, Биохимическая трансформация). С участием свободных радикалов проходят также витамин B12-зависимые реакции.