分子基礎：
壹、自發突變(spontaneous mutation)
自發突變可能由復制錯誤、DNA損傷和轉座作用等引起。
1.DNA復制錯誤(errors of DNA replication)
DNA堿基有互變異構體，造成DNA復制過程中的DNA錯配。
（1）轉換：Purine→ Pu;或者 Pyrimidine→ Py
（2）顛換：Pu →Py; 或者Py→Pu
（3）移碼突變：增加或減少幾個堿基,導致蛋白質翻譯錯位。
（4）缺失和重復：大片段堿基的缺失或重復，如E.coli乳糖發酵調節基因lacⅠ中四堿基重復序列。
野生型： 5‘-GTCTGGCTGGCTGGC-3’
突變型FS5： 5‘-GTCTGGCTGGCTGGCTGGC-3’
突變型FS2： 5‘-GTCTGGCTGGC-3’
2、DNA損傷（lesions）
（1）脫嘌呤 由於堿基和脫氧核糖間的糖苷鍵受到破壞,從而引起壹個鳥嘌呤或腺嘌呤從DNA分子上脫落下來.
（2）脫氨基 C脫氨基變成U;A脫氨基變成H,：
A A?T →→ → H-T→→→ H-C→→→ H-C
↘→A-T ↘→G-C
B G?C →→ → G-U→→→ A-U→→→A-U
↘→G-C ↘→A-T
造成轉換
（3）氧化損傷（oxidative lesions）: O2- OH- H2O2
可對DNA造成損傷
二、誘發突變（induced mutaion）
多種理化因素都可以誘導DNA的突變：
1、誘變機制
（1）堿基類似物 例：5-BU 和5-BrdU是胸腺嘧啶(T)的結構類似物，酮式結構易與A配對；烯醇式結構易與G配對。另有2-氨基嘌呤(2-AP, A類似物)、5- 氟尿嘧啶、5-氯尿嘧啶等。
（2） 特異性錯配 例烷化劑: 甲磺酸乙酯(EMS)、亞硝基胍( NG)、芥子氣等。通過改變堿基結構使堿基錯配。
如：G-C; 當G烷基化後可與T配對，導致堿基轉換。
或者烷化劑使嘌呤脫落，造成轉換、顛換、斷裂或其他突變
子 （3） 嵌合劑的致突作用
例 .吖啶類染料: 吖啶橙、吖啶黃素、原黃素等堿基對的類似物，易造成移碼突變。
（4） 輻射誘導效應
①紫外線UV:形成嘧啶二聚體，如T二聚體，①同壹條單鏈內，影響復制時與A的配對，使復制中止；②雙鏈之間，影響雙鏈變性，並影響復制。
重復、缺失、移碼突變
②電離輻射：如X-ray、可引起堿基的降解或脫落，A變成H;C變成T，出現轉換。
物理——物理化學——生物化學——大分子損傷
ⅴ黃曲黴的作用
使鳥嘌呤G脫落，SOS修復引入A, 造成突變。
2、堿基替換的遺傳效應
(ⅰ) 同義突變（samesense mutation）不改變氨基酸的密碼子變化，與密碼子的兼並性有關. 如GAU/GAC—Asp.
(ⅱ) 錯義突變（missense mutation） 堿基替換的結果引起氨基酸序列的改變.
(ⅲ) 無義突變（nonsense mutation）編碼區的單堿基突變導致終止密碼子(UAG/UGA/UAA)的形成, 使 mRNA的翻譯提前終止, 形成不完全的肽鏈.
如鐮刀型貧血癥：血紅蛋白B鏈(146Aa)，6號氨基酸的替換, 導致明顯的表型癥狀。Glu→Val, 若Glu →Asp則影響較小。
3、碼突變及其產生
在基因的外顯子中插入或缺失1, 2或4個核苷酸,使閱讀信息發生錯位,從而使翻譯的蛋白質序列與原來完全不同. eg. E.coli中乳糖發酵的調節基因(lacⅠ):
野生型: 5‘-GTCTGGCTGGCTGGC-3’
移碼突變Ⅰ: 5‘-GTCTGGCTGGCTGGCTGGC-3’
移碼突變 Ⅱ: 5‘-GTCTGGCTGGC-3’
4、突變熱點和增變基因
基因中某些位點比其它位點突變率高，稱突變熱點。
例 分析T4-Phage r Ⅱ基因1500個突變體： r ⅡA (1800bp)有200個位點； r ⅡB (850bp)有108個位點 。
形成原因：
（1）、 5-MeC的存在，5-甲基胞嘧啶(MeC)脫氨基後變成T, 使G-C部位轉變成A-T部位；
（2）短的重復序列的存在，容易配對錯位，造成重復或缺失
（3）與誘變劑類型有關，不同誘變劑出現不同的熱點。
（ 4）增變基因(mutator gene)：該基因的突變會使整個基因組的突變頻率增高，例 A. DNA多聚酶基因，突變後使多聚酶的3’ → 5’校正功能降低或喪失，使基因組突變頻率增高；
B. dam基因，突變後使堿基的錯配修復功能降低或喪失，使基因組突變頻率增高。
三、誘變與腫瘤
腫瘤的形成與否取決於機體中癌基因和抑癌基因的平衡，抑癌基因突變會致癌。壹些誘變劑可以特異性的誘導抑癌基因突變，導致腫瘤發生。eg. 黃曲黴素、UV(ultraviolet)等。
黃曲黴素可誘導P53基因G → T顛換，導致肝癌的發生；
UV可誘導P53基因5’ -TC-3’發生C → T顛換，形成“T二聚體”，導致人類鱗狀細胞皮膚癌的發生。
四、定點誘變
定義：利用人工合成的寡核苷酸，在離體的條件下，制造基因中任何部位的位點特異性突變的技術。
反義遺傳學（reverse genetics）：合成—連接(單鏈M13)—復制—轉化—檢測