Mutasyonlar, DNA dizisindeki değişikliklerdir. Bu değişiklikler kendiliğinden meydana gelebilir veya çevresel faktörlere maruz kalma ile indüklenebilir. Mutasyonlar, bir dizi farklı yolla karakterize edilebilir: proteinin amino asit dizisini değiştirip değiştirmedikleri ve nasıl değiştirdikleri, DNA'nın küçük veya büyük bir alanında meydana gelip gelmedikleri ve somatik hücrelerde veya germ hattı hücrelerinde meydana gelip gelmedikleri.
Tek bir nükleotidde meydana gelen mutasyonlara nokta mutasyonları denir. Genler içinde nokta mutasyonları meydana geldiğinde, sonuçlar, kodlanmış amino asit dizisine ne olduğuna bağlı olarak şiddette değişebilir. Sessiz bir mutasyon, amino asit kimliğini değiştirmez ve bir organizma üzerinde hiçbir etkisi olmayacaktır. Yanlış bir mutasyon, tek bir amino asidi değiştirir ve değişiklik proteinin işlevini değiştirirse etkiler ciddi olabilir. Saçma sapan bir mutasyon, proteini kesen ve muhtemelen onu işlevsiz kılan bir durdurma kodonu üretir. Çerçeve kayması mutasyonları, bir veya daha fazla nükleotid bir protein kodlayan DNA sekansına eklendiğinde veya bu sekansdan silindiğinde meydana gelir ve mutasyonun bulunduğu yerin aşağı akışındaki tüm kodonları etkiler.
En şiddetli mutasyon türü olan kromozomal değişiklik, bir kromozomun fiziksel yapısını değiştirir. Kromozomal değişiklikler, tek bir kromozom içinde büyük DNA uzantılarının silinmesini, çoğaltılmasını veya ters çevrilmesini veya farklı bir kromozomun bir kısmının entegrasyonunu içerebilir. Bu mutasyonlar tipik olarak nokta mutasyonlardan çok daha ciddidir çünkü birçok geni ve düzenleyici unsuru kapsar. Kromozomal değişiklikler, etkilenen hücrenin karyotiplendirilmesiyle tespit edilebilir.
Mutasyonlar herhangi bir hücrede meydana gelebilir, ancak yalnızca yumurta ve sperm hücrelerinde bulunan germ hattı mutasyonları yavrulara bulaşabilir. Örneğin, kalıtsal hastalıklar, zararlı germ hattı mutasyonlarının neden olduğu bir genetik bozukluk alt tipidir. Otozomal olabilirler, bir ile 22 arasındaki kromozomlarda meydana gelebilir veya X veya Y kromozomunda meydana gelen cinsiyete bağlı olabilirler. Kalıtsal bir hastalığa bir örnek, esas olarak akciğerleri etkileyen bir hastalık olan kistik fibrozdur (CF). CFTR proteininden tek bir amino asidi çıkaran CFTR genindeki bir delesyondan kaynaklanır. KF otozomal resesif bir hastalıktır, yani genin bir mutasyona uğramış kopyası ve bir normal kopyası olan bir kişi hastalığı geliştirmeyecektir; Bir nörodejeneratif bozukluk olan Huntington hastalığı gibi diğer hastalıklar otozomal dominanttır, yani hastalığın gelişmesi için genin yalnızca bir mutasyona uğramış kopyası gereklidir.
Hem germ hattı dışında meydana gelen somatik mutasyonlar hem de germ hattı mutasyonları, DNA replikasyonu sırasında kendiliğinden ortaya çıkabilir, ancak bunlar aynı zamanda çevredeki radyasyona veya kimyasallara maruz kalmadan da kaynaklanabilir. DNA'ya zarar veren ve mutasyona neden olan dış faktörlere mutajenler denir. İyi karakterize edilmiş bir çevresel mutajen ultraviyole (UV) radyasyondur. UV radyasyonu görünür ışıktan daha fazla enerji taşır ve baz çiftleri arasındaki bağları kırarak DNA'ya zarar verir ve aynı DNA ipliği üzerindeki timin bazlarının karakteristik timin dimerlerinde birbirleriyle eşleşmesine neden olur. Güneş, doğal bir UV radyasyon kaynağıdır. En zarar verici dalga boyları olan UV-C, atmosferde yüksek seviyede tutulur, ancak UV-A ve UV-B ışınları Dünya yüzeyine ulaşır. Yapay UV maruziyet kaynakları, daha az miktarda UV-B ile öncelikle UV-A ışınlarını ileten bronzlaşma yataklarını içerir. Neyse ki, hücrelerin hasarlı DNA'yı onarmak için mekanizmaları vardır, ancak bazen cilt hücreleri gibi hızla bölünen hücrelerde hücre bölünmesinden önce hasar onarılmaz. DNA hasarı, hücre büyümesinin ve bölünmesinin düzenlenmesi için önemli olan genomik bir bölgede meydana gelirse, onarılmazsa kansere yol açabilir.
