Pour être transmis de génération en génération, l'ADN génomique doit être intact et exempt d'erreurs. Cependant, chaque jour, l'ADN d'une cellule subit plusieurs milliers à un million d'événements dommageables dus à des causes naturelles et à des facteurs externes. Les rayonnements ionisants tels que les rayons UV, les radicaux libres produits pendant la respiration cellulaire et les dommages hydrolytiques dus aux réactions métaboliques peuvent altérer la structure de l'ADN. Les dommages causés comprennent l'altération d'une seule base, la dimérisation des bases, les ruptures de chaîne et la réticulation.

L'ADN génomique modifié chimiquement peut provoquer des erreurs lors de la transcription et de la traduction en protéines. Si l'ADN endommagé n'est pas réparé avant la division cellulaire, les mutations génomiques peuvent être transférées aux prochaines générations de cellules. Certaines de ces mutations peuvent entraîner une croissance cellulaire incontrôlée qui se développe en cancer.

La cellule a développé des systèmes robustes pour détecter et réparer les dommages à l'ADN. Ces derniers peuvent être réparés par des enzymes qui peuvent directement inverser le changement chimique en une seule réaction. Par exemple, l'enzyme photolyase utilise le rayonnement UV pour diviser les dimères de thymine en ouvrant la fraction cyclobutane qui maintient le dimère de thymine ensemble.

D'autres formes de réparation suivent un processus en plusieurs étapes dans lequel

1. Des modifications chimiques dans l'ADN sont détectées
2. La base ou la région endommagée est supprimée
3. Un nouvel ADN est synthétisé

Si les dommages sont irréparables, la cellule peut soit devenir sénescente, soit subir une apoptose. La sénescence est un état dans lequel la cellule devient irréversiblement dormante, c'est-à-dire qu'elle ne peut plus subir de division cellulaire et que son cycle cellulaire est interrompu indéfiniment. L'apoptose fait référence à la mort cellulaire programmée, où des protéines appelées caspases dégradent les composants cellulaires nécessaires à la survie des cellules. Ceci est suivi par la digestion de l'ADN par les DNases, ce qui entraîne une diminution de la taille de la cellule et la transmission de signaux à un groupe de globules blancs appelés macrophages, qui engloutissent et éliminent les débris cellulaires.