基因突变的分子机制

基因突变包括DNA上碱基对的改变和碱基对的插入或缺失。

1．碱基替换

碱基替换是指一种碱基被另一种碱基所替代。当DNA分子中一个嘌呤被另一个嘌呤、或者一个嘧啶被另一个嘧啶所替代时，称为转换(transition)；而嘌呤与嘧啶之间的替换称为颠换(transversion)。碱基替换改变了原有DNA核苷酸的顺序，对多肽链中氨基酸顺序产生影响，导致同义突变、错义突变或无义突变。

同义突变(same sense mutation)，虽然DNA组成变了，某一密码子不同了，但在多肽链中仍插入同一氨基酸。例如DNA中一个碱基的替换，使mRNA上的密码子由GAU变为GAC，由于密码子GAU和GAC都为携带天冬氨酸的tRNA分子所识别，插入到多肽链相应位置上仍是天冬氨酸。

错义突变(missense mutation)时，DNA中碱基替换，使mRNA的某一密码子改变，由它编码的氨基酸就不同了。例如，DNA中碱基对T-A被G-C代替，使mRNA中编码色氨酸的三联体UGG改变为GGG，GGG是甘氨酸的密码子，因而被带有甘氨酸的tRNA所识别，插入到多肽链中的不是色氨酸而是甘氨酸了。

无义突变(nonsense mutation)为编码区的单碱基突变导致终止密码子(TAG、TGA或TAA)的形成，使mRNA的翻译提前终止，肽链的延长停止，形成不完全的肽链，因而其产物一般是没有活性的。

2．移码突变

在DNA分子中插入或缺失一个到数个(非3的倍数)碱基时，将会使插入或缺失点以后的所有密码内容改变，从而在翻译水平上引起多肽链的氨基酸顺序也完全改变，这种突变叫做移码突变(frameshiftmutation)。

总之，由碱基替换引起氨基酸序列的改变，将导致蛋白质活性和功能的不同程度的丧失：一般来说，性质相似的氨基酸替换对蛋白质功能的影响较小；而不同性质的氨基酸的相互替换则可能强烈地影响蛋白质的功能特性。在自发突变中，移码突变占比例很大，移码突变由于能引起蛋白质分子的全部改变，或形成不正常的蛋白质，因而造成的影响通常很大。