基因突变的诱发因素和分子机制
基因突变和表达差异的分子机制和影响
基因突变和表达差异的分子机制和影响基因是生命的基本单位，每个人体内的基因组都不尽相同，这种基因差异主要来源于突变和多态性的变异。
其中，基因突变在个体发育和疾病进展等方面具有重要特征，而基因表达差异则通过转录和翻译调控表现出来。
因此，探讨基因突变和表达差异的分子机制和影响是研究生命科学的重要内容。
一、基因突变的分子机制和影响基因突变是指DNA序列中的一种或多种核苷酸发生改变，包括点突变、离散突变和结构变异等等。
这些变异可能影响蛋白质的编码，改变基因的表达或其调节，进而影响个体的发育、行为和病理进程。
突变的起因主要有内源性和外源性两方面。
内源性突变是由DNA复制过程发生错误、DNA修复机制发生障碍或随机DNA损伤所引起；而外源性突变则是由物理性、化学性和生物性因素导致的。
无论内源性和外源性，突变都是随机发生的，等于是基因组的复制和修改过程中的错误。
然而，一些突变可以通过自然选择而得以保留和传承，导致整个种群甚至整个物种的遗传多样性。
基因突变可以对个体生存、生育和衰老等方面产生深远的影响。
例如，单个点突变能够引起遗传病，如囊性纤维化、地中海贫血和癌症等；基因的插入、缺失或旋转等结构变异可以导致染色体畸变和综合症；而基因多态性突变则可能对复杂疾病、药物反应和人口遗传结构产生影响。
二、基因表达差异的分子机制和影响基因表达差异是指同一基因在不同个体、不同细胞、不同时期和不同环境下表现出的表达量、时机和位置差异。
在基因表达调控中，转录因子、DNA甲基化、染色质重塑、剪切和多个非编码RNA等复杂机制参与其中。
转录因子可以结合DNA区域来促进或抑制某些基因的转录，实现基因表达调控过程。
此外，DNA甲基化是一种对DNA修饰，在基因表达方面也扮演着重要角色。
通过添加甲基基团来改变DNA的结构，使得某些基因转录因子不能正确地与DNA互动，进而影响基因表达。
染色质重塑是一种改变染色质构象、从而使得转录因子易于结合的过程。
基因突变的发生和机制
基因突变的发生和机制在生物学中，基因是生物体遗传信息的基本单位，而基因突变是遗传信息发生错误的一种形式。
基因突变的发生率及机制对于研究和治疗疾病具有重要意义。
本文将介绍基因突变的发生和机制。
一、基因突变的发生基因突变是指DNA分子中的序列发生改变，包括点突变和插入/缺失突变。
点突变是指DNA中单个碱基的改变，包括错义突变、无义突变和同义突变。
插入/缺失突变则是指DNA序列中的插入或缺失。
基因突变可以发生在非专门的细胞（全身性突变）和体细胞（体细胞突变），也可以发生在配子（生殖细胞突变）。
生殖细胞突变是遗传病的主要原因，而全身性和体细胞突变则可能引起某些癌症。
基因突变的发生是多种因素的结果，包括自然和人为因素。
自然因素例如化学物质、辐射和错误的DNA复制，人为因素则包括化学药品、放射线和烟草等。
二、基因突变的机制基因突变造成的影响与其突变的机制密切相关。
突变的机制可以概括为突变的诱导、DNA序列改变、DNA修复和基因表达调控。
1. 突变诱导放射线和化学物质是诱导基因突变的主要的外部因素，例如烟草中的致癌物以及工作中常见的致癌物质，都是可以引起基因突变的物质。
另外，内部因素，例如随机DNA复制错误也是基因突变形成的重要因素之一。
2. DNA序列改变DNA序列改变是基因突变的核心部分，因为基因是由DNA组成的，因此它会受到各种拷贝和复制错误的影响。
错误的DNA复制会导致DNA序列错误的附加和不适当的减少，因而会引起基因突变。
3. DNA修复细胞有多种方法能够修复受到损伤的DNA序列，它们包括质检修复、错配修复、同源重组修复等。
当这些修复机制发生故障时，就可能产生突变。
例如，如果基因环境中无法修复某个基因引起的突变，则该基因耗尽正常的遗传信息，这可能导致遗传变异或癌症发生。
4. 基因表达调控基因表达是生物体对环境变化的响应方式，使每个细胞都能根据其在周围环境中所处的位置和化学物质的差异来表达其基因和蛋白质。
医学遗传学-基因突变与遗传多态性
凡是能够诱发基因突变的各种内外环境因 素，均被称之为诱变剂（mutagen）。
能够引起基因突变的诱变剂种类是极其复 杂、多种多样的。但就其性质和对遗传物 质的作用方式而言，无外乎物理因素、化 学因素和生物因素等几种主要类型。
碱基替换使编码氨基酸的密码变成终止密码UAA、 UAG或UGA。
错义突变（missense mutation）
碱基替换使编码某种氨基酸的密码子变成编码 另一种氨基酸的密码子，从而使多肽链的氨基 酸种类和序列发生改变。
错义突变引发疾病——镰刀状红细胞贫血
终止密码突变（terminator codon mutation）
医学遗传学 Medical Genetics
第二章 基因突变与遗传多态性
生命科学技术学院
【目标要求】 1．掌握基因突变的特性，基因突变的类型和分子机制； 2．熟悉诱发基因突变的因素和基因突变的修复机制； 3．了解动态突变疾病的临床及遗传学特征； 4. 了解遗传多态性研究的科学意义及应用价值。 【教学内容】 1. 基因突变的诱发因素 2. 基因突变的一般特性 3. 基因突变的分子机制 4. DNA损伤的修复 5. 遗传多态性 【重点难点】 静态突变；动态突变； DNA损伤的修复；遗传多态性。
2.重复性
基因突变的重复性是指：已经发生突变的基因， 在一定的条件下，还可能再次独立地发生突变而 形成其另外一种新的等位基因形式。
亦即，对于任何一个基因位点来说，其突变并非 仅囿于某一次或某几次的发生，而是会以一定的 频率反复发生。例如：某一基因座上的基因A可 突变为其等位基因a；基因a有可能独立地发生突 变形成其新的等位基因a1；同样地，a1也可能再 次地发生突变而形成其另外的等位基因a2；a2还 可能突变为a3．．．．．．，就其最终的群体遗 传学效应而言，基因重复突变与基因多向突变的 结果相似，也是群体中复等位基因存在的主要成 因之一。
基因突变突变类型与产生原因
基因突变突变类型与产生原因基因突变是指DNA序列发生改变，可以导致基因功能的变异。
基因突变的类型和产生原因多种多样，本文将对其进行详细的论述，以便更好地理解基因突变的特点和成因。
一、点突变点突变是最常见的一种基因突变类型。
它发生在DNA的单个碱基上，导致氨基酸序列的改变。
点突变又分为以下几种类型：1. 单碱基突变：指一个碱基被替换为另一个碱基。
例如，腺嘌呤（A）被胸腺嘧啶（T）替换，或鸟嘌呤（G）被胞嘧啶（C）替换。
2. 插入突变：指一个或多个碱基被插入到DNA序列中。
这种突变会导致读码框架的改变，影响蛋白质合成。
3. 缺失突变：指一个或多个碱基从DNA序列中删除。
与插入突变类似，缺失突变也会导致读码框架的改变。
二、染色体结构性变异染色体结构性变异是指整个染色体或染色体区域的改变。
常见的染色体结构性变异包括：1. 染色体重排：指染色体之间的片段重组或重新排列。
这种变异可能会导致染色体区域的重复或缺失。
2. 染色体缺失：指整个染色体或染色体区域的缺失。
这种变异可能会导致严重的遗传病。
3. 染色体增多：指染色体的数目增加。
染色体增多是某些疾病的典型特征，如唐氏综合征。
三、基因组结构性变异基因组结构性变异是指整个基因组的改变，包括：1. 基因重复：指某些基因的重复出现，可能导致过度表达或功能改变。
2. 基因倒位：指染色体上一段序列被翻转，导致基因功能的改变。
3. 基因插入：指一个或多个基因插入到染色体的非正常位置，可能影响周围基因的表达。
基因突变的产生原因多种多样：1. 自发突变：DNA在复制和修复过程中出现错误，导致碱基的替换、插入或删除。
2. 物理或化学因素：辐射、化学物质等外界因素可以损害DNA分子，导致基因突变。
3. 遗传突变：某些基因本身就具有易突变的特性，这些突变可以遗传给后代。
4. 外源性因素：一些病毒或细菌可以插入宿主基因组并引起突变。
综上所述，基因突变的类型和产生原因多种多样。
准确了解基因突变的不同类型和成因，有助于我们更好地理解基因的功能和遗传疾病的发生、发展机制。
遗传变异和基因突变的形成机制和分子层面解析
遗传变异和基因突变的形成机制和分子层面解析随着科学技术的不断进步，我们对遗传变异和基因突变的认识也越来越深入。
在人类的进化过程中，遗传变异和基因突变是不可避免的，这些变异或突变往往会对生物的生长发育和适应环境等方面产生巨大的影响。
那么，遗传变异和基因突变是如何形成的呢？这里我们将从分子层面解析这一问题。
一、遗传变异的形成机制在正常情况下，遗传物质DNA的复制是个高度精密和保守的过程。
但即使是这样，有时遗传物质仍会出现一些变异，形成遗传变异。
遗传变异的形成机制主要有以下几个方面：1.自然选择自然选择是生物进化中最重要的驱动因素之一。
适应环境的生物会得到更多的生存机会，而不适应环境的生物则被淘汰。
这就导致了某些生物在漫长的进化过程中出现了遗传变异。
比如，长颈鹿的长颈就是一种适应环境的遗传变异。
2.基因重组基因重组是指由父母亲染色体之间的相互交换所形成的新的染色体组合。
这种组合可能会导致基因重排、插入和删除，从而形成遗传变异。
3.突变突变是指DNA序列发生了改变，从而导致某一基因产生了新的性状或功能。
突变分为点突变和插入/缺失突变两种类型。
点突变是指单个核苷酸的改变，而插入/缺失突变则是指在DNA序列中插入或丢失了一部分碱基对。
突变是导致遗传变异的主要原因之一。
二、基因突变的形成机制基因突变是指由于基因组中的DNA序列发生了改变而导致的遗传物质的突变。
基因突变可能导致基因和蛋白质的异常功能，从而导致人类疾病的发生。
基因突变的形成机制主要有以下方面：1.复制错误复制错误是指在DNA复制过程中，由于复制酶的错误或落伍导致DNA序列出现错误。
这种错误可能导致基因突变、基因重组，形成新的遗传变异。
2.化学损伤基因突变也可能由化学因素所导致。
化学损伤是指外界环境中的化学物质对DNA序列造成破坏，导致难以修复，从而引发基因突变和细胞死亡。
3.放射线大剂量的放射线可能会对DNA序列造成破坏，引起基因突变、基因重排和基因缺失，成为致癌物质之一。
基因突变的分子生物学机制研究
基因突变的分子生物学机制研究基因突变是指DNA序列发生错误或改变，导致了基因信息的突变。
这一现象在生物界中是非常常见的。
基因突变可能导致生物体发生形态、生理、行为等方面的变化，并且还与人类疾病的发生和发展密切相关。
因此，深入研究基因突变的分子生物学机制对于理解生命的本质和疾病的发生具有重要意义。
一、DNA突变DNA突变是基因突变的最基本形式之一。
DNA突变可以分为点突变、删除突变和插入突变三种类型。
其中，点突变是指DNA序列中的一个碱基发生改变，导致单个核苷酸的变化；删除突变是指DNA序列中的一个或多个碱基被删除，导致DNA长度的变短；插入突变是指DNA序列中插入了一个或多个额外的碱基，导致DNA长度的增加。
二、突变原因基因突变的原因多种多样，包括自然突变、诱变剂诱导的突变和遗传突变等。
自然突变是由于DNA复制时出现错误或DNA修复机制失败导致的。
诱变剂诱导的突变是指外界环境中的化学物质、辐射等因素导致的突变。
遗传突变则是指由父母遗传给后代的突变。
三、突变机制基因突变的分子生物学机制非常复杂，包括DNA复制错误、DNA修复机制失效、DNA重组等多种机制。
DNA复制错误是指在DNA复制过程中，由于DNA聚合酶的错误添加碱基导致的点突变。
DNA修复机制失效是指DNA损伤修复系统未能及时修复受损的DNA，导致突变的发生。
DNA重组是指DNA序列发生重组，导致基因组结构的改变。
四、突变效应基因突变对生物体的影响是多方面的。
一方面，突变可能导致基因功能的改变，进而影响基因的表达和蛋白质的合成。
这种改变可能会导致生物体的形态、生理甚至行为的变化。
另一方面，基因突变还与人类疾病的发生和发展密切相关。
例如，某些基因突变与遗传性疾病（如先天性心脏病）的发生有关。
五、突变检测为了准确地检测基因突变，科学家们开发了各种各样的突变检测方法。
这些方法包括PCR、DNA测序、基因芯片等。
利用这些方法，科学家们可以在DNA水平上发现和分析基因突变，从而探索基因突变的分子生物学机制。
基因突变的原因及其病理生理学意义
基因突变的原因及其病理生理学意义随着人类对基因结构及其功能的逐步认识，对于基因突变的认知也越来越深入。
基因突变是指基因序列发生异常改变，包括单核苷酸变异、插入/缺失、倒位、染色体数目异常等多种形式。
这种变异可能是由自然或外界因素引起的，在生物进化与疾病发生发展中扮演着重要角色。
本文将从基因突变的原因和病理生理学意义两个方面进行探讨。
一、基因突变的原因1.自然突变自然突变是指不需任何外界因素的基因改变，例如DNA复制时的错误或细胞分裂异常等。
自然突变的发生频率相对较低，这是因为细胞具有多种修复和纠错机制，能够修复因DNA复制过程中出现的某些错误。
2.内源性信号作用内源性信号是指生物体内部分子间的相互作用所引起的基因突变或表达异常。
例如通过蛋白配体结合和调节或根据基因底物与酶耦合等方式。
这些过程能够影响基因表达，并可能导致细胞功能和分化发生改变。
3.外界环境诱发外界环境可能是导致基因突变的主要原因之一。
紫外线、辐射、化学物质、病毒感染等环境因素都会影响细胞DNA的稳定性。
而某些特定化学物质、辐射性物质则可能直接干扰DNA结构，导致基因突变的发生。
二、基因突变的病理生理学意义基因突变在细胞分化和成熟的过程中扮演着重要角色。
若处理不当，则会导致一些疾病的发生。
1.遗传性疾病一些基因突变不仅影响体格发育和生理机能，还会在后代中遗传，导致遗传性疾病的发生。
典型的遗传性疾病有先天性听障、囊性纤维化、血友病等，这些疾病多数是由特定基因的突变所引起的。
2.肿瘤发生肿瘤的发生往往与多基因的随机突变、遗传性基因突变等相关。
癌细胞突变或表达异常的基因往往会导致致癌物质的合成、DNA修复机制受损、细胞自噬和自杀等多个机制失调，加速肿瘤发生和发展。
3.药物反应一些基因的突变会导致药物反应发生异常，如环磷酰胺、华法林、阿司匹林等多种药物。
对遗传性基因突变的药物反应能力的评估可用于个性化药物治疗，减少药物使用的不良反应。
4.免疫系统疾病免疫系统疾病因其与基因和环境因素的相互作用相关而受到越来越广泛的关注。
基因突变机制
基因突变机制基因突变是指生物基因组中DNA序列发生的变化，包括点突变、插入突变、缺失突变等。
这些突变可以导致基因表达的改变，从而影响生物的遗传特征和性状。
基因突变机制是指引起基因突变的原因和过程。
下面我们就来详细探讨一下基因突变的机制。
首先，点突变是最常见的一种基因突变机制。
点突变是指DNA中的一个或多个碱基发生改变，包括碱基置换、碱基插入和碱基缺失。
其中，碱基置换是最常见的点突变类型，它会导致DNA中的某个碱基被其他碱基替代，这可能会改变蛋白质编码序列。
而碱基插入和碱基缺失则是指DNA中插入或缺失了一个或数个碱基，导致DNA序列发生改变。
其次，染色体重排是一种较大范围的基因突变机制。
染色体重排是指染色体上的两个或多个区域重组或重新排列，导致基因组的结构发生改变。
染色体重排可以包括倒位重排、颠倒重排和平衡重排等。
这些重排可以导致基因组中某些基因重复或缺失，从而引起遗传疾病或其他变异。
此外，基因拷贝数变异也是一种常见的基因突变机制。
基因拷贝数变异是指某个基因的拷贝数目发生改变，可以增加或减少基因的副本数。
这种变异可以导致基因表达的改变，从而影响相关性状的表现。
基因拷贝数变异通常是由非同源重组、重复序列间的非等位基因交换和含有同源区域的染色体不稳定性等因素引起的。
此外，化学物质和放射线等外源性因素也可以引起基因突变。
这些外源性因素可以直接损伤DNA分子，导致碱基的损失、断裂或结构改变，从而引起基因突变。
特别是放射线，由于其高能量和强电离能力，对DNA的损伤较大，容易引起大片段DNA的缺失或重排。
除了以上几种机制，还有一些其他的基因突变机制，如基因甲基化、DNA复制错误、重复序列间的重组等。
这些机制也都可以导致基因组中DNA序列发生改变，进而引起基因突变。
综上所述，基因突变是一种常见的遗传变异现象，是生物进化和种群多样性形成的重要驱动力。
基因突变的机制多种多样，包括点突变、染色体重排、基因拷贝数变异等。
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基因突变的诱发因素及分子机制摘要：基因突变（gene mutation）是指染色体上的某一位点发生了化学变化，也称为点突变（point mutation），它通常可引起一定的表型变化。
广义的突变包括染色体畸变和基因突变，狭义的突变专指点基因突变。
实际上微小的染色体崎变和点突变界限并不明确。
基因突变的发生和DNA复制、DNA损伤修复、癌变和衰老都有关系，它也是生物进化的重要途径。
基因突变是DNA分子上微小的改变，它是由于碱基的替换、增添、缺失造成的。
基因突变既可在自然界自发产生，即自发突变（spontaneous mutation），也可人为地施加物理或化学因素诱发产生，即诱发突变（induced mutation）。
现已知引起自发突变原因主要有：外界环境的影响：自然界中的各种射线（如宇宙中短波幅射、土壤中放射性元素等）都会引起基因突变。
但由于宇宙射线在到达地球前被大气层基本消耗了，因此作用不大。
温度的剧烈变化是另一种诱变因素。
有人曾认为温度骤变是还阳参Crepis 自发突变的原因。
一般情况下，突变率随温度的升高而增加。
生物自身产生的诱变物质的作用：在用H2O2处理生物时，加入过氧化氢酶可以降低诱变作用，如果同时再加入氰化钾（KCN）则诱变作用大幅度提高，这是因为KCN是过氧化氢酶的抑制剂。
而生物体内在代谢的过程中，经常要产生一些中间产物，如过氧化物。
在长久储藏的洋葱和烟草等种子中也曾经得到具有诱变作用的抽提物。
原因是长久贮存的种子细胞内发生了化学变化，积累了许多有害物质，它们都可作为诱变剂发挥作用。
碱基的异构互变效应：天然碱基结构类似物（如5-溴尿嘧啶）能错误地参入DNA，然后，酮式和烯醇式之间的异构互变可导致基因突变。
而生物体的其他物质也有此种情况，如氨基和亚氨基之间的异构互变同样能引起自发突变。
诱发突变（induced mutation）又称为人工诱变，简称为诱变，它是指人为地对生物体施加物理或化学因素所引起的突变。
根据诱变因素的不同，可把它分为物理诱变和化学诱变。
诱变的意义利用诱变可探讨基因突变的本质，从而推测引起突变的原因。
诱变可创造变异类型，提高突变品率，扩大变异范围。
从而获得遗传研究和作物育种所需的各种突变体，为选育新品种或新类型奠定物质基础。
在人类遗传中可有目的地研究癌基因形成的机理。
当证明高能幅射和许多化学物质不仅可诱发突变，而且可把有害的基因传给子代。
因此有必要对这些诱变因素进行防范，从而可提高人类的遗传素质。
诱发突变（induced mutation）又称为人工诱变，简称为诱变，它是指人为地对生物体施加物理或化学因素所引起的突变。
根据诱变因素的不同，可把它分为物理诱变和化学诱变。
物理诱变（physical induced mutation）又称为辐射诱变（radiative mutation），它是指利用各种射线对生物体进行诱变的方式。
射线的种类适与外照射的射线：所谓外照射是指射线源在要照射的生物体外部，靠其穿透力，达到诱变的目的。
这些射线主要有：X射线，它的波长很短，穿透力很强，由X射线机所发射，剂量容易控制，防护问题也易解决；γ射线，波长比X射线还要短，能量更高，穿透力极强。
主要是由60Co和137Cs发出的，其中60Co的半衰期为5.3 年。
这些射线几乎可照射各种生物的各种器官和组织，但常用于照射萌发的种子。
适应于内照射的射线：所谓内照射是指让射线源进入生物体细胞内才能起诱变作用。
如α射线和β射线，它们的穿透力较弱，射线源主要是放射性同位素，如32P和35S等。
上述射线都属于电离射线，即能引起物质的电子电离。
紫外线（ultra violet, uv）：是一种非电离射线，当它照射生物体后，只能引起细胞内物质的电子激发，使低能键变为高能键，引起电子云排布发生改变，最后导致生物体发生变异。
紫外线的穿透力差，多适于单细胞的花粉或微生物的诱变。
当紫外线照射生物体后，可激活电子，造成DNA分子链的离析，最后导致基因突变或染色体畸变。
辐射诱变的遗传学效应DNA分子断裂：在重接时发生错接，引起各种染色体结构变异，如缺失、重复、倒位、易位等。
DNA分子内各种碱基结构发生化学变化：可能给碱基添加甲基或乙基；或碱基被氧化脱氨等，使碱基的结构改变，功能也发生变化。
如鸟嘌呤添加甲基后可变成黄嘌呤（X），不能与任何碱基配对；腺嘌呤氧化脱氨后，变为次黄嘌呤（H），结构类似于鸟嘌呤，可在DNA复制时造成碱基对配对错误。
DNA分子内单链或双链的交联，影响DNA的复制：当DNA分子内发生交联后，影响解链酶和DNA聚合酶的通过，在交联部位DNA可能断裂，在重接时发生各种错接，最后导致基因突变或个体死亡。
DNA分子与附近的蛋白质分子发生交联：本来DNA与蛋白质仅是附着地结合，由于射线的照射，电子激发，使DNA分子与蛋白质紧密地结合起来，使DNA双螺旋结构扭曲，可能导致DNA断裂或阻碍DNA的复制。
DNA单链分子上相临嘧啶碱基的交联，形成嘧啶二聚体：如胸腺嘧啶二聚体（T-T）、胞嘧啶二聚体（C-C）等。
这些嘧啶二聚体使双螺旋的两链间的键减弱，使DNA结构局部变形，严重影响DNA的复制和转录。
当DNA复制到该位点时，DNA 聚合酶不能越过，含有T-T的DNA链不能做为DNA复制的模板，新合成的链在二聚体的对面和两旁留下了缺口。
使生物体内部的其他分子（主要是水）产生间接作用：水分子或其他分子发生电离后，产生各种氧化分子，再作用到DNA分子上，最终产生各种变异。
当水分子被照射后，失去电子成为正离子；这个电子被另一水分子捕获，后者成为水的负离子；它们都可进一步分解，产生各种自由基（是指含有不成对电子的有一定功能的原子或原子团）。
这些自由基都不稳定，可相互结合，形成水、氢气和过氧化氢等。
当H2O2与细胞核中的核酸、蛋白质等大分子物质发生反应时，辐射就具有生物学效应了。
如果H°与O2结合，发生反应，可生成过氧基。
这种过氧基到达DNA等大分子上，破坏其稳定结构，表现染色体的粘合、松弛、断裂、缺失等其他结构变异，并可在分裂后期出现融合桥、断片和多核细胞或巨核细胞等。
化学诱变化学诱变剂的类型和诱变机理妨碍DNA某一成分合成的物质：这类诱变物质有5-氨基尿嘧啶、8-乙氧基咖啡碱、6-巯基嘌呤等。
前2种碱基妨碍嘧啶的合成，6-巯基嘌呤妨碍嘌呤的合成，从而导致被处理生物发生基因突变。
碱基类似物：它们的结构类似于自然界中正常的碱基，可在DNA复制时代替天然碱基插入DNA分子内，引起碱基配对错误，从而造成碱基对替换（base pair substitution）。
所谓碱基对替换是指DNA分子中的某一碱基对被另一碱基对代替的现象。
可分为两大类：在碱基对替换时，嘌呤由嘌呤代替，嘧啶由嘧啶代替，称为转换（transition）；而嘌呤为嘧啶代替、嘧啶为嘌呤代替的现象称为颠换（transversion）。
如5-溴尿嘧啶（BU）与胸腺嘧啶（T）的结构类似，而且BU 能够互变异构。
通常BU在DNA分子中以酮式状态存在，当DNA复制时，它和胸腺嘧啶一样，能和腺嘌呤配对。
但由于5碳位上的溴的影响，有时以烯醇式状态存在，当DNA分子再复制时，到达该区域时，烯醇式的BU就与鸟嘌呤配对。
继续复制后，鸟嘌呤按常规与胞嘧啶配对，这样A-T碱基对就变成了G-C碱基对由于BU的烯醇式可跟鸟嘌呤配对，所以它有时可掺入到DNA分子中取代胞嘧啶的位置，也可引起碱基对的替换，由G-C碱基对变为A-T碱基对。
这过程完全是上述过程的回复）。
可见由BU诱发的突变也可由BU回复。
另外还有一类碱基类似物一一 2-氨基喋岭，它对噬菌体、E.coli也是诱变剂，其诱变机理与BU相类似。
直接改变DNA上碱基结构的物质：），主要的作用是使碱基氧化脱氨，改变其结构，引起碱基如亚硝酸（HNO2对的替换。
亚硝酸作用于腺嘌呤（A）：腺嘌呤脱去氨基成为次黄嘌呤（H），在第一次DNA复制时，H可跟C配对；在第二次DNA复制时，A与T配对，但G与C配对，结果A-T碱基对变为G-C碱基对。
亚硝酸作用于胞嘧啶（C）：它可使C变成为尿嘧啶（U），在第一次DNA 复制时，U与A配对；在第二次DNA复制时，A又与T配对。
这样原来的G-C碱基对就变为 A-T碱基对。
亚硝酸作用于鸟嘌呤（G）：使鸟嘌呤脱去氨基成为黄嘌呤（X），但黄嘌呤可能不与任何碱基配对。
那么在DNA复制时，一条链有可能缺失某一片段，造成DNA断裂；也有可能与任一碱基相对应，也有可能此碱基部位缺少，另一条链的外边两个碱基在连接酶作用下强行连接，少了一个或两个碱基，就可导致其后的密码子全部改变。
烷化剂：它的种类很多，对多种生物有诱变作用。
如最早发现的芥子气，现常用的甲基磺酸乙酯（EMS）、甲基磺酸甲酯（MMS）、亚硝基胍等。
其诱变机理尚不十分清楚，可能通过下列途径引起基因突变。
在鸟嘌呤碱基上添加甲基或乙基：使它的作用象腺嘌呤，所以可跟胸腺嘧啶配对，产生配对误差而引起基因突变（图9-6）使鸟嘌呤烷化，烷化的鸟嘌呤被酶所识别，最后从DNA分子上脱落下来，造成脱嘌呤作用。
在DNA分子单链上留下缺口，或影响DNA的复制，或减少个别核苷酸，或引起其他各种碱基对的替换。
同一DNA分子或不同DNA分子的两条单链形成交联，造成个别碱基的丢失或切除。
羟胺（NH2OH）：羟胺的诱变有一个显著的特点：由于羟胺只与胞嘧啶发生反应，而不与其他碱基进行作用，所以它只引起G-C→A-T碱基对的替换。
另外，羟胺还能与细胞内的其他一些物质发生反应，而产生H202等，从而产生诱变效应。
吖啶类：它主要可引起移码突变，如2-氨基吖啶、原黄素、吖啶橙、5-氨基吖啶等。
吖啶类是较为扁平的分子，能够结合在DNA分子上，很易插入在两碱基对间，使它们分开。
据了解，吖啶类的诱变作用与遗传重组有关，并且认为插入的吖啶分子可使DNA双链分子歪斜，导致交换时排列配对不整齐，结果形成不等交换，产生的两个重组分子：一个碱基多，另一个碱基少（图9-8）。
化学诱变的遗传学效应在化学诱变时，DNA分子内可产生碱基对的替换，也可能引起一个片段结构的改变。
缺失突变：由于DNA分子很长片段的缺失而引起的突变。
缺失的范围如果包括两个基因，那么就好象两个基因同时发生突变，因此又称为多位点突变。
由缺失造成的突变不会发生回复突变。
所以严格地讲，缺失应属于染色体畸变。
同义突变（same sense mutation）：它是指当碱基对替换后，由于生物存在着兼并现象，仍在原来的某种氨基酸的位置放置同一种氨基酸的现象。
如某一正常型的mRNA的碱基顺序是-GAU-CUA-UGG-UAU-，所编译的氨基酸是：-天-亮-色-酪-。
如果碱基对替换后，mRNA的碱基顺序变为：-GAC-CUA-UGG-UAU-，氨基酸顺序仍是：-天-亮-色-酪-。