根據(jù)基因突變發(fā)生的原因，可將突變分為自發(fā)突變（spontaneous mutation）和誘發(fā)突變（induced mutation）。自發(fā)突變也稱自然突變，即在自然條件下，未經(jīng)人工處理而發(fā)生的突變。誘發(fā)突變是指經(jīng)人工處理而發(fā)生的突變。能誘發(fā)基因突變的各種內(nèi)、外環(huán)境因素統(tǒng)稱為誘變劑（mutagen）。不同誘變劑可以誘發(fā)相同類型的突變，也可誘發(fā)不同類型的突變。自發(fā)突變可能歸因于環(huán)境中的輻射本底及其他致突變物，或者機(jī)體代謝過程中產(chǎn)生的一些有致突變作用的中間代謝產(chǎn)物，以及各種復(fù)制誤差等。盡管原因不是很明確，但其DNA變化的特點(diǎn)常與誘發(fā)突變相似。因此，人工誘變過程是研究突變發(fā)生機(jī)制的重要途徑。很多物理、化學(xué)和生物學(xué)因素都可誘發(fā)基因突變。許多誘變劑除可以誘發(fā)基因突變之外，也可以導(dǎo)致染色體畸變，并具有致癌或致畸作用，由此提示腫瘤和畸胎（胎兒畸形）的發(fā)生可能與遺傳物質(zhì)的某種變化有關(guān)。

一、物理因素

1.紫外線 紫外線是引起基因突變的重要誘變劑。在紫外線的照射下，細(xì)胞內(nèi)DNA的結(jié)構(gòu)發(fā)生損傷，通常是DNA順序中相鄰的嘧啶類堿基結(jié)合成嘧啶二聚體，最常見的為胸腺嘧啶二聚體（TT）（圖2－1）。嘧啶二聚體的形成，使DNA的局部結(jié)構(gòu)變形。當(dāng)復(fù)制或轉(zhuǎn)錄進(jìn)行到這一部位時(shí)，堿基配對(duì)發(fā)生錯(cuò)誤，從而引起新合成的DNA或RNA鏈的堿基改變。

2.電離輻射 電離輻射的誘變作用是射線（X－射線、γ－射線和快中子等）直接擊中DNA鏈，能量被DNA分子吸收，引起染色體內(nèi)部的輻射化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致DNA鏈和染色體的斷裂，其片段發(fā)生重排，引起染色體結(jié)構(gòu)畸變。除電離輻射外，電磁波輻射也是引起基因突變的物理誘變劑。

圖2－1 紫外線誘發(fā)胸腺嘧啶二聚體

二、化學(xué)因素

1.羥胺 羥胺（hydroxylamine，HA）可使胞嘧啶（C）的化學(xué)成分發(fā)生改變，而不能正常地與鳥嘌呤（G）配對(duì)，而改為與腺嘌呤（A）互補(bǔ)。經(jīng)2次復(fù)制后，C－G堿基對(duì)就變換成T－A堿基對(duì)（圖2－2）。

2.亞硝酸或含亞硝基化合物 這類物質(zhì)可以使堿基中的氨基（－NH2）脫去，而產(chǎn)生結(jié)構(gòu)改變。例如，A被其脫去氨基后可變成次黃嘌呤（H），H不能再與T配對(duì)，而變?yōu)榕cC配對(duì)，經(jīng)DNA復(fù)制后，可形成A－T→G－C的轉(zhuǎn)換（圖2－3）。

圖2－2 羥胺引起的DNA堿基對(duì)的改變

圖2－3 亞硝酸引起DNA堿基對(duì)的改變

3.烷化劑 甲醛、氯乙烯、氮芥等這一類具有高度誘變活性的烷化劑，可將烷基（CH3－、C2H5－等）引入多核苷酸鏈上的任何位置，被其烷基化的核苷酸將產(chǎn)生錯(cuò)誤配對(duì)而引起突變。例如，烷化鳥嘌呤可與T配對(duì)，形成G－C→T－A的轉(zhuǎn)換（圖2－4）。

圖2－4 烷化劑引起的DNA堿基對(duì)的改變

4.堿基類似物 5－溴尿嘧啶（5－BU）、2－氨基嘌呤（2－AP）等堿基類似物可以取代某些堿基而插入DNA分子引起突變。5－BU的化學(xué)結(jié)構(gòu)與T相類似，它既可以與A配對(duì)，也可以與G配對(duì)。如果5－BU取代T以后，一直保持與A配對(duì)，所產(chǎn)生的影響并不大；如果它以后又轉(zhuǎn)成與G配對(duì)，經(jīng)1次復(fù)制后，就可以使原來的A－T對(duì)變換成G－C對(duì)（圖2－5）。

圖2－5 5－BU引起的DNA堿基對(duì)的改變

5.芳香族化合物 吖啶類和焦寧類等扁平分子構(gòu)型的芳香族化合物可以嵌入DNA的核苷酸序列中，導(dǎo)致堿基插入或丟失的移碼突變。

三、生物學(xué)因素

1.病毒 在生物學(xué)因素中，病毒如麻疹病毒、風(fēng)疹病毒、流感病毒和皰疹病毒等是誘發(fā)突變的重要因素。但關(guān)于病毒引起突變的機(jī)制，目前還不很清楚。RNA病毒有可能是通過反轉(zhuǎn)錄酶合成病毒DNA，再插入到宿主細(xì)胞的DNA序列中，而引起突變的發(fā)生。

2.真菌和細(xì)菌 真菌和細(xì)菌所產(chǎn)生的毒素或代謝產(chǎn)物也能誘發(fā)基因突變，例如存在于花生、玉米等中的黃曲真菌所產(chǎn)生的黃曲霉素具有致突變作用，并被認(rèn)為可能是引起肝癌的一種致癌物質(zhì)。