自由基的產生既然是有機體在正常或病理條件下的常見現象，因此在進化過程中也就形成了一系列對抗自由基，防止其損傷的系統。這種生化學防護系統主要有兩大類：低分子自由基清除劑及復合酶系統。

　　1.低分子清除劑

　　存在于細胞脂質部分的自由基清除劑有維生素E(α-生育酚)和維生素A(β-胡蘿卜素);存在于細胞內外水相中的自由基清除劑有半胱氨酸、抗壞血酸和谷胱甘肽等，它們能提供電子使自由基還原，故有重要的防護作用。例如維生素E(生育酚)能還原O2-、單線態氧(1O2)、過氧化脂質自由基等;抗壞血酸具有相同作用而且能協助生育酚維持其具有活性的還原狀態。β-胡蘿卜素是單線態氧(1O2)的有效清除劑并能抑制脂質過氧化。

　　胞漿中的還原型谷胱甘肽(GSH)與還原型輔酶Ⅱ(NADPH)在某些酶如過氧化氫酶、谷胱甘肽過氧化物酶等的協同作用下，能還原H2O2、過氧化脂質、二硫化物及某些自由基。

　　2.酶性清除劑

　　細胞內有二種酶可以清除H2O2，即過氧化氫酶和過氧化物酶。如所周知H2O2是OH·自由基的前身，上述兩酶可使H2O2濃度降低，從而避免高毒性OH·的產生。這兩個酶的細胞內分布，尚不清楚。

　　細胞內具有清除劑作用的另一個重要酶是超氧化物歧化酶(SOD)。它是一種金屬蛋白，可以歧化O2-生成H2O2。哺乳類細胞含有兩種SOD。其一是位于胞漿中的CuZn 超氧化物歧化酶，另一是位于線粒體中的Mn超氧化物歧化酶。SOD作用的重要意義，在于清除H2O2及OH·的前身O2-，從而保護細胞不受強毒性氧自由基的損傷。

　　清除劑的濃度及活性下降必將引起自由基所致之細胞損傷。