基因突变与修复
（一）基因突变
基因突变（gene mutation）是DNA分子中的核苷酸序列发生改变，导致遗传密码编码信息的改变，造成基因的表达产物蛋白质的氨基酸变化，从而引起表型的改变。基因突变普遍存在于自然界中，任何生物的基因都会以一定的频率发生突变。发生在生殖细胞中的突变，将引起后代中遗传性质的改变。发生在体细胞中则为体细胞突变（somatic mutation），在有性生殖的个体中，这种突变不会造成后代的遗传改变，而主要是导致突变细胞在形态和功能上的改变。一旦突变的体细胞经有丝分裂，形成一群具有相同遗传改变的细胞时，这样的细胞群就构成一个突变克隆或突变的无性系，它是细胞恶变的基础。自然状态下，未发生突变的类型称野生型（wild type）突变后所形成的新生类型称为突变型（mutant）。事实上，各种等位基因的产生都是由于基因突变而形成的。
基因突变所形成的突变型可以是中性的，也可能是有害的，各种致病基因最初都是由正常基因突变而来。基因突变可以是自发的，也可以是诱发的。目前认为基因突变的方式有3种：碱基替换、移码突变和动态突变。
DNA分子中一个碱基对被另一个不同的碱基对所替代，称为碱基替换，是DNA分子中发生的单个碱基的改变，也称为点突变（point mutation）。碱基替换包括转换和颠换两种方式。转换（transition）是指一种嘌呤被另一种嘌呤替换，或者一种嘧啶替换另一种嘧啶；颠换（transversion）是指一种嘧啶被一种嘌呤替换，或一种嘌呤被一种嘧啶替换。点突变的后果可以造成同义突变（same sense mutation）、错义突变（missense mutation）和无义突变（non-sense mutation）。
移码突变（frame shift mutation）是指DNA分子的碱基组成中增加或者减少1个或几个碱基对，造成在缺失或插入点以下的DNA编码框架全部发生改变。碱基的插入和缺失可以是1个或几个碱基对，也可以是很大的片段，这种更大片段的插入或缺失所导致的肽链改变将更为复杂。因此，移码突变产生基因突变的遗传后果一般比较严重，甚至导致严重的遗传病。
动态突变（dynamic mutation）是指在人类基因组中存在的一些微卫星DNA或称为短串联重复序列（short tandem repeat，STR），尤其是以三核苷酸为单位的串联重复，在靠近基因或位于基因序列之中时，其重复次数在一代一代传递过程中会出现明显增加的现象，结果将导致某些遗传病的发生。
（二）突变的修复(https://www.daowen.com)
DNA分子在环境中的X线、紫外线、电离辐射、化学等因素的作用下，均可受到损伤而导致基因突变。然而，基因是相对稳定的。基因稳定性的实现依靠DNA损伤的修复。在正常生理情况下，DNA损伤后，通过细胞内多种酶的作用下，可使损伤的DNA得到修复，恢复其正常结构。DNA修复功能的实施有赖于细胞的DNA修复系统的存在。在人类细胞中DNA损伤的修复主要有切除修复、直接修复和重组修复。
1.切除修复（excision repair）是一种多步骤的酶反应过程。首先将受损的DNA部位切除，然后再合成一个片段连接到切除的部位以修补损伤，是人类的主要修复方式。（图2-1-4）
图2-1-4 DNA损伤的切除修复
（a）碱基切除修复：一个特异的DNA糖基化酶将一个胞嘧啶脱氨基后形成的尿嘧啶切除，残留的糖——磷酸碳水化合物随后被A内切核酸酶和磷酸二酯酶相继除去，DDNA聚合酶将一个脱氧胞苷（dCMP）插入，之后DNA连接酶将弥补这一缺口；（b）核苷酸切除修复：嘧啶二聚体被识别为一个大的病灶，一个多聚酶复合体内的核酸酶在含有突变链的任何一侧一定距离之外进行剪切，解旋酶将除去中间片段，产生一个有20个以上核苷酸大的缺口，该缺口由DNA聚合酶连续插入dNMP残基，随后由DNA连接酶封闭修复
2.直接修复 无须去除碱基或核苷酸，只需一种酶经一步反应修复DNA损伤的机制。是人类细胞不常用的一种修复方式。目前了解最清楚的是6甲基鸟嘌呤甲基转移酶（MGNT），它能将DNA链鸟嘌呤06位上的甲基移到酶的半胱氨酸残基上而修复损伤的DNA。
3.重组修复 由基因的同源重组介导的修复过程。它不能完全去除损伤，损伤的DNA段落仍然保留在亲代DNA链上，只是重组修复后合成的DNA分子是不带有损伤的，经多次复制后，损伤被冲淡了。