لكي يمر عبر الأجيال، يجب أن يكون الحمض النووي الجينومي غير تالف وخالٍ من الأخطاء. ومع ذلك، كل يوم ، يخضع الحمض النووي في الخلية لعدة آلاف إلى ملايين من الأحداث المدمرة لأسباب طبيعية وعوامل خارجية. الإشعاع المؤين مثل يمكن للأشعة فوق البنفسجية، والجذور الحرة التي تنتج أثناء التنفس الخلوي، والتلف المائي الناتج عن التفاعلات الأيضية أن تغير بنية الحمض النووي. وتشمل الأضرار الناتجة تغيير قاعدة واحدة، وثنائية القاعدة، وانكسار السلسلة، والربط المتبادل.
يمكن أن يتسبب الحمض النووي الجيني المعدل كيميائياً في حدوث أخطاء أثناء النسخ والترجمة إلى بروتينات. إذا لم يتم إصلاح الحمض النووي التالف قبل انقسام الخلية، يمكن نقل الطفرات الجينية إلى الأجيال القادمة من الخلايا. يمكن أن تؤدي بعض هذه الطفرات إلى نمو الخلايا غير المنضبط الذي يتطور إلى سرطان.
طورت الخلية أنظمة قوية لاكتشاف وإصلاح تلف الحمض النووي. يمكن إصلاح تلف الحمض النووي عن طريق الإنزيمات التي يمكنها عكس التغيير الكيميائي مباشرة في تفاعل واحد. على سبيل المثال، يستخدم إنزيم فوتوليزاز الأشعة فوق البنفسجية لتقسيم مضاعفات الثايمين عن طريق فتح جزء السيكلوبوتان الذي يربط مضاعف الثايمين معاً.
تتبع أشكال الإصلاح الأخرى عملية متعددة الخطوات
إذا كان الضرر غير قابل للإصلاح، يمكن أن تصبح الخلية شيخوخة أو تخضع لموت الخلايا المبرمج. الشيخوخة هي حالة تصبح فيها الخلية نائمة بشكل لا رجعة فيه، أي أنها لم تعد قادرة على الانقسام الخلوي، وتتوقف دورة الخلية إلى أجل غير مسمى. يشير موت الخلايا المبرمج إلى موت الخلايا المبرمج، حيث تعمل البروتينات المسماة الكاسبيسات على تحطيم المكونات الخلوية اللازمة لبقاء الخلية. يتبع ذلك هضم الحمض النووي بواسطة دي إن آز، مما يؤدي إلى تقلص حجم الخلية ونقل الإشارات إلى مجموعة من خلايا الدم البيضاء تسمى الضامة، والتي تبتلع وتزيل الحطام الخلوي.
