Tất cả các sinh vật thường xuyên tiếp xúc với các hợp chất mà chúng không thể sử dụng làm chất dinh dưỡng cũng như không có chức năng trao đổi chất và do đó, sẽ thật là có hại nếu các chất này được tích tụ trong các tế bào. Những hợp chất có khả năng gây hại này được gọi là chất lạ sinh học (xenobiotic).[86] Một số ví dụ chẳng hạn như thuốc tổng hợp, chất độc tự nhiên và thuốc kháng sinh, các chất này được giải độc bởi một tập hợp các enzyme chuyên biệt. Ở người, các enzyme này bao gồm các loại cytochrome P450 oxidase,[87] UDP-glucuronosyltransferase,[88] và glutathione S-transferase.[89] Hệ thống enzyme này hoạt động trong ba pha, đầu tiên là oxy hóa các chất lạ này (pha I), sau đó là liên hợp các nhóm giúp hòa tan trong nước lên phân tử (pha II). Chất lạ đã qua xử lý sau đó có thể được bơm ra khỏi tế bào, các sinh vật đa bào có thể chuyển hóa thêm sản phẩm này trước khi được bài tiết ra ngoài (pha III). Trong sinh thái học, các phản ứng này đặc biệt quan trọng trong việc phân hủy sinh học các chất gây ô nhiễm và xử lý sinh học đất bị ô nhiễm cũng như sự cố tràn dầu.[90] Nhiều phản ứng ở vi sinh vật giống với phản ứng ở các sinh vật đa bào, nhưng với sự đa dạng đáng kinh ngạc của thế giới vi sinh, các vi sinh vật có thể xử lý nhiều chất lạ sinh học hơn so với các sinh vật đa bào. Nhờ thế mà vi sinh vật có thể sử dụng để phân hủy các chất ô nhiễm hữu cơ bền vững như các hợp chất clo hữu cơ.[91]

Một vấn đề liên quan đối với sinh vật hiếu khí là stress oxy hóa.[92] Trong trường hợp này, các quá trình như phosphoryl hóa oxy hóa hay hình thành liên kết disulfide trong quá trình cuộn gấp protein tạo ra các gốc oxy phản ứng như hydrogen peroxit.[93] Các nhóm oxy hóa gây hại này được loại bỏ bởi các chất chống oxy hóa như glutathione và các loại enzyme như catalase và peroxidase.[94][95]