Para pasar de generación en generación, el ADN genómico debe estar intacto y libre de errores. Sin embargo, todos los días, el ADN de una célula sufre de varios miles a un millón de eventos dañinos por causas naturales y factores externos. La radiación ionizante como los rayos UV, los radicales libres producidos durante la respiración celular y el daño hidrolítico de las reacciones metabólicas pueden alterar la estructura del ADN. Los daños causados incluyen alteración de una sola base, dimerización de la base, roturas de cadena y reticulación.

El ADN genómico modificado químicamente puede causar errores durante la transcripción y la traducción a proteínas. Si el ADN dañado no se repara antes de la división celular, las mutaciones genómicas pueden transferirse a las siguientes generaciones de células. Algunas de estas mutaciones pueden conducir a un crecimiento celular descontrolado que se convierte en cáncer.

La célula ha desarrollado sistemas robustos para detectar y reparar el daño en el ADN. El daño en el ADN puede ser reparado por enzimas que pueden revertir directamente el cambio químico en una sola reacción. Por ejemplo, la enzima fotoliasa utiliza la radiación UV para dividir los dímeros de timina abriendo la fracción de ciclobutano que mantiene unido el dímero de timina.

Otras formas de reparación siguen un proceso de varios pasos en el que

1. Se detectan modificaciones químicas en el ADN
2. Se retira la base o región dañada
3. Se sintetiza nuevo ADN

Si el daño es irreparable, la célula puede volverse senescente o sufrir apoptosis. La senescencia es un estado en el que la célula se vuelve irreversiblemente inactiva, es decir, ya no puede sufrir división celular y su ciclo celular se detiene indefinidamente. La apoptosis se refiere a la muerte celular programada, donde las proteínas llamadas caspasas degradan los componentes celulares necesarios para la supervivencia celular. A esto le sigue la digestión del ADN por las DNasas, lo que hace que la célula se reduzca de tamaño y transmita señales a un grupo de glóbulos blancos llamados macrófagos, que engullen y eliminan los desechos celulares.