1. 基因突变的概念 人类和各种生物细胞内的基因都能保持相对的稳定性，但并非固定不变。在一定内外因素的影响下，遗传物质就可能发生改变。基因突变是基因组DNA分子在结构上发生碱基对组成或排列顺序的改变，也称点突变。突变后产生的基因称为突变基因。
基因突变是生物界中存在的普遍现象，因其可以发生在个体发育的任何时期，因此可分为生殖细胞突变和体细胞突变。若发生在生殖细胞中的基因突变可以通过有性生殖遗传给后代，并存在于子代的每个细胞里，从而使后代的遗传性状发生相应改变。若发生在体细胞中的基因突变虽然不会传递给后代，但经有丝分裂，可形成一群具有相同遗传改变的细胞，这些细胞可能成为病变甚至癌变的基础。
2. 基因突变的特性
（1）多向性：当基因发生突变时，可以朝着不同的方向发生。这种一个基因可以向不同方向发生多次独立突变的现象称为基因突变的多向性。例如，当一个基因A发生突变时，可以突变成它的等位基因a1，也可以突变成的a2或者a3…….an。这些突变基因彼此之间以及它们与A基因之间，在生理功能和所控制的性状上各不相同，是复等位基因产生的基础。如人类ABO血型系统，就是由位于9q34这一区域同一个基因座上的IA、IB和i三种等位基因形式所构成的一组复等位基因所决定的。
（2）可逆性：当一个基因发生突变后，突变后的基因若再发生突变，可回复到原来基因的状态这种情况称为基因突变的可逆性。如果将基因A突变为a称为正向突变，那么由基因a突变为基因A则称为回复突变。人类中出现的返祖现象，就是由于基因发生了回复突变引起的。基因突变具有多向性，一般情况下，回复突变的频率低于正向突变频率。
（3）有害性：许多事例表明，基因突变不利于个体的生长发育，因此对人体来说，大部分基因突变是有害的。人类的单基因遗传病一般是基因突变造成的。但是基因突变的有害性往往只是相对的，事实上，有些突变，往往只引起非功能性DNA序列组成的改变，却并不造成核酸和蛋白质正常功能的损害。
（4）稀有性：尽管基因突变是生物界普遍存在的一种遗传事件，但却也是一种非频发的稀有事件。在自然状况下，各种生物的突变率都是很低的。我们通常用突变率来衡量基因突变的难易程度。所谓突变率是指在自然状态下，某一基因在一定群体中发生突变的频率。如人类基因的突变率为10-4~10-6／生殖细胞／代，表示每代1万~100万个生殖细胞中，有一个基因发生突变。
（5）重复性：是指已经发生突变的基因，在一定的条件下，还可能再次独立地发生突变而形成其另外一种新的等位基因形式。即对于任何一个基因位点来说，其突变并非仅限于某一次或某几次的发生，而是会以一定的频率反复发生。例如：某一基因座上的基因A可突变为其等位基因a；基因a有可能独立地发生突变形成其新的等位基因a1；同样地，a1也可能再次地发生突变而形成其另外的等位基因a2；a2还可能突变为a3……，就其最终的群体遗传学效应而言，基因重复突变与基因多向突变的结果相似，也是群体中复等位基因存在的主要成因之一。
3. 诱发基因突变的因素 根据突变发生的原因，可将突变分为自发突变和诱发突变。自发突变是在自然条件下，没有人为干涉，未经任何人工处理而发生的突变，也称自然突变。诱发突变则是指在人为的干涉下，经过特殊的人工处理所产生的突变。凡是能诱发基因突变的各种内外环境因素统称为诱变剂。能够引起基因突变的诱变剂种类是极其复杂、多种多样的。但就其性质和对遗传物质的作用方式而言，可分为物理因素、化学因素和生物因素等。
4.基因突变的后果 基因突变可对机体造成不同程度的影响，根据影响程度不同，可分为几种情况：①变异后果轻微，对机体不产生可察觉的效应；②造成正常人的遗传学差异，这种差异一般对人体并无影响，如ABO血型，在人类进化过程中，由i基因突变形成IA、IB基因，构成复等位基因，不同人表现为A、B、AB、O形血；③可能给个体的生育能力和生存带来一定的好处，如HbS突变基因杂合子比正常的HbA纯合子更能抗恶性疟疾，有利于个体生存；④引起遗传性疾病，导致个体生育能力降低和寿命缩短，包括基因突变所致的分子病和遗传性代谢酶病；⑤致死性突变造成死胎、自然流产或出生后夭折等。
人类染色体的数目和结构是比较稳定的，不因种族、肤色及地区不同而有所差异。染色体的数目及染色体上基因间的一定排列顺序和空间关系的完整性，对人体的正常发育是不可缺少的。由于某种因素引起的染色体数目或结构上的变化，称为染色体畸变或染色体异常。研究表明，导致染色体畸变的因素是多方面的，有些是自发产生的，有些是由于外界因素诱发产生的。主要包括物理因素如电离辐射、化学因素如诱变剂、生物因素如病毒等。染色体畸变可分为染色体数目畸变和染色体结构畸变两大类。
（一）染色体数目畸变
人体正常生殖细胞中所含的全部染色体称为一个染色体组，也称为单倍体(n)。人类正常体细胞具有两个染色体组染色体，称为二倍体(2n=46)。以二倍体为标准，染色体数目的增加或减少，称为染色体数目畸变。染色体数目畸变有以下三种类型：
1.整倍体变异 细胞内染色体数整组地增加或减少称为整倍体变异。整组染色体的减少可形成单倍体(n=23)；整组染色体的增加可形成多倍体，多倍体包括三倍体(3n=69)、四倍体(4n=92)等。人类单倍体是不能存活的，三倍体在流产胎儿中较常见，是自然流产的重要原因之一，三倍体是致死性的，极为少见，四倍体更为罕见。三倍体可能是由于受精的卵细胞为二倍体，或是由于双精子受精所致。染色体数目成倍地发生变化，主要来源于生殖细胞成熟过程中染色体的不分离。
2.非整倍体变异 体细胞中的染色体数目增加或减少一条或几条的现象称为非整倍体变异，这是临床上最常见的染色体畸变类型。主要与细胞分裂（减数分裂或有丝分裂）时染色体不分离或染色体丢失有关。非整倍体变异有三种类型：①单体型：某一号染色体减少一条，受精卵细胞中的染色体数目为2n-1=45。常染色体的单体型严重破坏基因平衡，因而是致死的，但X染色体单体型的女性可见于儿童或成人。②三体型：某一号染色体多了一条，受精卵细胞中的染色体数目为2n+1=47。常染色体三体型多导致流产(21、13、18三体型除外)，性染色体三体型较常见。③多体型：某一号染色体增加到四条或四条以上。
3．嵌合体 一个个体同时具有两种或两种以上不同染色体核型的细胞群，这种个体称为嵌合体。如46，XY/47，XXY、45，X/46，XX个体。一般认为，嵌合体是由于受精卵在最早几次的卵裂过程中，染色体不分离或丢失造成的。
（二）染色体结构畸变
染色体结构畸变的基础是染色体断裂及断片重新连接异常，使部分结构发生改变。常见的类型主要有缺失、重复、倒位、易位等。
1.缺失 染色体断裂后丢失了一部分称为缺失(deletion)，分为末端缺失和中间缺失。
2.倒位 一条染色体在中间发生两次断裂，形成的片段倒转180°后重新接合，造成染色体上的基因顺序的重排，称为倒位（inversion），包括臂内倒位和臂间倒位。倒位往往不出现遗传物质的改变，故一般无明显的表现型效应。
3.重复 一条染色体断裂下来的片段，连接到同源染色体中的另一条染色体的相应部位，结果造成前者丢失，后者重复(duplication)。
4.易位 一条染色体断裂下来的片段接到另一条非同源染色体上称为易位（translocation），主要有相互易位和罗伯逊易位。
因先天性染色体数目异常或结构畸变引起的疾病称染色体病，染色体异常遗传病可以分为常染色体病和性染色体病。由于染色体上基因很多，染色体变异可以引起遗传物质较大的改变，常常引起许多种遗传病，造成较严重的后果，甚至在胚胎期就引起自然流产。临床表现多种多样，即表现为综合征。至今已被证实命名的人类染色体异常遗传病已有100多种，这些病几乎涉及每一对染色体。
