自由基主要氧化損傷DNA、脂質及蛋白質等，檢測組織和生物體液中的氧化應激代謝產物對評價氧化應激狀態(tài)尤為重要。

過多的ROS引起的氧化損傷會導致包括DNA鍵斷裂、DNA位點突變、DNA雙鏈畸變等形式的DNA損傷。引起DNA氧化損傷的ROS 主要是-OH，-OH可攻擊脫氧核糖，使脫氧戊糖分解、 磷酸二酯鍵斷裂，引起DNA出現(xiàn)單鏈或雙鏈斷裂。

生物膜脂質中的磷脂富含多不飽和脂肪酸，在O?存在條件下，極易被自由基及其活性衍生物攻擊，生成過氧化脂質；后者逐漸分解為一系列復雜的化合物。其中過氧化脂質經脂氧基的β斷裂可產生許多醛類，如丙二醛，測定生物樣品中的丙二醛（MDA）含量可反映脂質過氧化水平。

蛋白質廣泛存在于細胞內外， 極易受ROS和RNS攻擊而使蛋白質的氨基酸發(fā)生氧化和硝化修飾。蛋白質羰基是多種氨基酸在蛋白質氧化修飾過程中的早期標志，其含量高低表明蛋白質氧化損傷程度的大小，是衡量蛋白質氧化損傷的主要指標。