Τα μονοπάτια απόπτωσης είναι αυτόματα βιολογικά συστήματα που χρησιμοποιεί ένας οργανισμός για να καταστρέψει γενετικά κατεστραμμένα ή μεταβαλλόμενα κύτταρα μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται προγραμματισμένος κυτταρικός θάνατος. Για να επιτευχθεί η απόπτωση, που σημαίνει κυριολεκτικά «πέφτοντας», ένας οργανισμός χρησιμοποιεί μία από τις δύο γνωστές οδούς απόπτωσης: την εσωτερική και την εξωτερική. Μόλις ενεργοποιηθούν από ένα κατεστραμμένο κύτταρο, και τα δύο αυτά μονοπάτια χρησιμοποιούν ένζυμα για να διασπάσουν την πρωτεϊνική δομή του κυττάρου, αποσυναρμολογώντας το κύτταρο σε χημικό επίπεδο. Χρησιμοποιώντας μονοπάτια απόπτωσης, ένας οργανισμός μπορεί να απαλλαγεί από τα κατεστραμμένα κύτταρα πριν αρχίσει η νέκρωση ή, στην περίπτωση ορισμένων καρκινικών κυττάρων, προτού το κύτταρο εξαπλωθεί, προκαλώντας περαιτέρω βλάβη.
Οι οδοί της εσωτερικής απόπτωσης μπορούν να θεωρηθούν ως αυτοκαταστροφικό σύστημα ενός κυττάρου. Η εσωτερική απόπτωση ξεκινάει μέσα από ένα κύτταρο όταν αυτό υποστεί σωματική βλάβη ή υποστεί σοβαρό στρες με κάποιον άλλο τρόπο, όπως από υποξία ή ασθένεια. Όταν συμβεί αυτό, ορισμένες κανονικά σταθερές πρωτεΐνες απελευθερώνονται από τη βλάβη, γίνονται ασταθείς και ενεργοποιούν τη διαδικασία απόπτωσης ενεργοποιώντας γονίδια στο DNA του κυττάρου που δημιουργούν ένζυμα απόπτωσης. Αυτά τα ένζυμα επιτίθενται στη συνέχεια στο μιτοχονδριακό DNA του κυττάρου, καταστρέφοντάς το πλήρως και απελευθερώνοντας ακόμη περισσότερες πρωτεΐνες και ένζυμα που υποβαθμίζουν περαιτέρω το κύτταρο. Χωρίς το DNA του, το κύτταρο δεν μπορεί πλέον να αναπαράγει ή να εκτελεί οποιεσδήποτε άλλες λειτουργίες εκτός από τη διάσπαση του χημικά.
Οι εξωτερικές διαδρομές απόπτωσης ενεργοποιούνται έξω από ένα κύτταρο όταν άλλα συστήματα σε έναν οργανισμό έχουν καθορίσει ότι το κύτταρο πρέπει να πεθάνει, συνήθως για να ανοίξει ο δρόμος για νέα ή διαφορετική κυτταρική ανάπτυξη. Υπάρχουν δύο τρόποι με τους οποίους μπορεί να ενεργοποιηθεί η εξωτερική απόπτωση: από μια χημική ενεργοποίηση ή από ορισμένες καταπονήσεις όπως η έκθεση σε ακτινοβολία. Κατά τη χημική ενεργοποίηση, ο οργανισμός απελευθερώνει χημικές ενώσεις που προσκολλώνται στο κύτταρο, χρησιμοποιώντας υποδοχείς στο κυτταρικό τοίχωμα που ονομάζονται «υποδοχείς θανάτου». Η ενεργοποίηση αυτών των υποδοχέων στη συνέχεια ενεργοποιεί την εσωτερική διαδικασία απόπτωσης του κυττάρου για να καταστρέψει το κύτταρο. Στην εξωγενή απόπτωση που σχετίζεται με το άγχος, η ακτινοβολία και οι χημικές ουσίες, όπως χρησιμοποιούνται στη θεραπεία ορισμένων καρκίνων, καθιστούν το μιτοχονδριακό DNA διαπερατό, επιτρέποντας την απελευθέρωση πρωτεϊνών και ενζύμων της οδού απόπτωσης, καταστρέφοντας το κύτταρο.
Παρόλο που οι οδοί απόπτωσης έχουν σχεδιαστεί για να ωφελούν έναν οργανισμό, ορισμένοι άλλοι οργανισμοί, όπως οι ιοί, έχουν προσαρμοστεί για να τους χρησιμοποιήσουν. Πολλοί ιοί μπορούν να εισβάλουν σε ένα κύτταρο και στη συνέχεια να απενεργοποιήσουν τις εσωτερικές οδούς απόπτωσης του κυττάρου, ενώ αναπαράγονται μέσα στο κύτταρο με ασφάλεια κρυμμένο από το ανοσοποιητικό σύστημα του οργανισμού. Άλλοι ιοί, όπως ο HIV, μπορούν να δημιουργήσουν χημικές ουσίες που αποδυναμώνουν ή πυροδοτούν απόπτωση στα κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος, καταστρέφοντάς τα έτσι και αποτρέποντάς τα από την καταπολέμηση του ιού.