壹個堿基被另壹個堿基取代而造成的突變稱為堿基置換突變。凡是壹個嘌呤被另壹個嘌呤所取代,或者壹個嘧啶被另壹個嘧啶所取代的置換稱為轉換(transition);壹個嘌呤被另壹個嘧啶所取代,或壹個嘧啶被另壹個嘌呤所替代的置換稱為顛換(transversion)。轉換可能有4種,而顛換可能有8種。在自然界中,轉換通常多於顛換。根據堿基置換對肽鏈中氨基酸順序的影響,可以將突變分為同義突變、錯義突變、無義突變和終止密碼突變4種類型。
(1)同義突變
由於密碼子具有簡並性,因此,單個堿基置換可能只改變mRNA上的特定密碼子,但不影響它所編碼的氨基酸。例如,DNA模板鏈中GCG的第3位G被A取代而成GCA,則mRNA中相應的密碼子CGC就被轉錄為CGU,由於CGC和CGU都是精氨酸的密碼子,因而新形成的肽鏈沒有氨基酸順序和數目的變化,這種突變稱為同義突變(synonymous mutation)。同義突變不易檢出。
(2)錯義突變
錯義突變是指DNA中的堿基置換不僅改變了mRNA上特定的遺傳密碼,而且導致新合成的肽鏈中壹個氨基酸被另壹個氨基酸所取代,這種情況稱為錯義突變(missense mutation)。此時,在該氨基酸前後的氨基酸不改變。例如,mRNA的正常編碼順序為:UAU(酪)GCC(丙)AAA(賴)UUG(亮)AAA(賴)CCA(脯),當第3個氨基酸對應的密碼子中間的A顛換為C時,則AAA(賴)ACA(蘇),即上述順序改變為UAU(酪)GCC(丙)ACA(蘇)UUG(亮)AAA(賴)CCA(脯)。錯義突變往往導致產生功能異常的蛋白質。
(3)無義突變
當單個堿基置換導致出現終止密碼子(UAG、UAA、UGA)時,肽鏈將提前終止合成,所產生的蛋白質大都失去活性或喪失正常功能,此種突變稱為無義突變(non-sense mutation)。例如,DNA模板鏈中ATG的G被T代替時,相應的mRNA上的密碼子便從UAC變成終止信號UAA,因此翻譯便到此為止,使肽鏈縮短。
(4)終止密碼突變
當DNA中壹個終止密碼發生突變成為編碼氨基酸的密碼子時,肽鏈的合成將不能正常終止,肽鏈將繼續延長直至遇到下壹個終止密碼子,因而形成了延長的異常肽鏈,這種突變稱為終止密碼突變(termination codon mutation),屬於壹類延長突變(elongtion mutation)。
此外,還有抑制基因突變。如果基因內部不同位置上的不同堿基分別發生突變,使其中壹次突變抑制了另壹次突變的遺傳效應,這種突變稱為抑制基因突變(suppressor gene mutation)。例如,在血紅蛋白異常疾病中,HbHarlem是β鏈第6位谷氨酸變成纈氨酸,第73位天冬氨酸變成天冬酰胺,但患者的臨床表現較輕;而單純B6谷氨酸纈氨酸,通常產生嚴重的臨床癥狀,甚至造成死亡。這說明HbHarlem即β73的突變抑制了β6突變的有害效應。
2.移碼突變
移碼突變(frame-shift mutation)是指DNA鏈上插入或缺失1個、2個甚至多個堿基(但非3個堿基或3的整數倍的堿基),導致在插入或缺失堿基部位以後的密碼子順序和組成發生相應改變。由於原來的密碼子移位,終止密碼子常常推後或提前出現,結果造成新合成的肽鏈延長或縮短。
3.整碼突變
如果在DNA鏈的密碼子之間插入或缺失壹個或幾個密碼子,則合成的肽鏈將增加或減少壹個或幾個氨基酸,但插入或缺失部位前後的氨基酸順序不變。這種突變稱為整碼突變(codon mutation),亦稱密碼子插入或缺失(codon insertion or deletion)。