Para que possa ser passado através de gerações, o DNA genómico não deve conter danos nem erros. No entanto, todos os dias, o DNA em uma célula sofre de vários milhares a um milhão de eventos prejudiciais por causas naturais e factores externos. Radiação ionizante, como raios UV, radicais livres produzidos durante a respiração celular, e danos hidrolíticos causados por reações metabólicas, podem alterar a estrutura do DNA. Os danos causados incluem alteração de uma única base, dimerização de bases, quebras de cadeia, e ligação cruzada.
O DNA genómico quimicamente modificado pode causar erros durante a transcrição e tradução para proteínas. Se o DNA danificado não for reparado antes da divisão celular, as mutações genómicas podem ser transferidas para as próximas gerações de células. Algumas destas mutações podem levar a um crescimento celular descontrolado que se desenvolve em cancro.
A célula desenvolveu sistemas robustos para detectar e reparar danos no DNA. Os danos ao DNA podem ser reparados por enzimas que podem reverter diretamente a alteração química em uma única reação. Por exemplo, a enzima fotoliase utiliza radiação UV para dividir dímeros de timina abrindo a porção de ciclobutano que mantém o dímero de timina unido.
Outras formas de reparação seguem um processo de várias etapas no qual
Se o dano estiver além da reparação, a célula pode tornar-se senescente ou sofrer apoptose. A senescência é um estado em que a célula fica irreversivelmente adormecida, ou seja, já não pode passar por uma divisão celular, e o seu ciclo celular é interrompido indefinidamente. A apoptose refere-se à morte programada das células, onde proteínas chamadas caspases degradam componentes celulares necessários para a sobrevivência celular. Isto é seguido pela digestão do DNA por DNases, que faz com que a célula encolha em tamanho e transmita sinais para um grupo de glóbulos brancos chamados macrófagos, que engolem e removem detritos celulares.
