基因突變的分子機制

基因突變包括DNA上堿基對的改變和堿基對的插入或缺失。

1．堿基替換

堿基替換是指一種堿基被另一種堿基所替代。當DNA分子中一個嘌呤被另一個嘌呤、或者一個嘧啶被另一個嘧啶所替代時，稱為轉換(transition)；而嘌呤與嘧啶之間的替換稱為顛換(transversion)。堿基替換改變了原有DNA核苷酸的順序，對多肽鏈中氨基酸順序產生影響，導致同義突變、錯義突變或無義突變。

同義突變(same sense mutation)，雖然DNA組成變了，某一密碼子不同了，但在多肽鏈中仍插入同一氨基酸。例如DNA中一個堿基的替換，使mRNA上的密碼子由GAU變為GAC，由于密碼子GAU和GAC都為攜帶天冬氨酸的tRNA分子所識別，插入到多肽鏈相應位置上仍是天冬氨酸。

錯義突變(missense mutation)時，DNA中堿基替換，使mRNA的某一密碼子改變，由它編碼的氨基酸就不同了。例如，DNA中堿基對T-A被G-C代替，使mRNA中編碼色氨酸的三聯體UGG改變為GGG，GGG是甘氨酸的密碼子，因而被帶有甘氨酸的tRNA所識別，插入到多肽鏈中的不是色氨酸而是甘氨酸了。

無義突變(nonsense mutation)為編碼區的單堿基突變導致終止密碼子(TAG、TGA或TAA)的形成，使mRNA的翻譯提前終止，肽鏈的延長停止，形成不完全的肽鏈，因而其產物一般是沒有活性的。

2．移碼突變

在DNA分子中插入或缺失一個到數個(非3的倍數)堿基時，將會使插入或缺失點以后的所有密碼內容改變，從而在翻譯水平上引起多肽鏈的氨基酸順序也完全改變，這種突變叫做移碼突變(frameshiftmutation)。

總之，由堿基替換引起氨基酸序列的改變，將導致蛋白質活性和功能的不同程度的喪失：一般來說，性質相似的氨基酸替換對蛋白質功能的影響較小；而不同性質的氨基酸的相互替換則可能強烈地影響蛋白質的功能特性。在自發突變中，移碼突變占比例很大，移碼突變由于能引起蛋白質分子的全部改變，或形成不正常的蛋白質，因而造成的影響通常很大。