細菌的基因結構發生改變的機制包括：

　　1.堿基置換(Substitution)：包括兩種類型：轉換(Transition)是由嘌呤置換嘌呤或嘧啶置換嘧啶。顛換(Transversion)是指嘌呤置換嘧啶或嘧啶置換嘌呤。如堿基置換發生于編碼多肽的區，則因可影響密碼子而使轉錄、翻譯遺傳信息發生變化，因此可以出現一種氨基酸取代原有的某一種氨基酸。也可能出現了終止密碼而使多肽鏈合成中斷，不能形成原有的蛋白質而完全失去某種生物學活性。

　　2.堿基的減少、增加與倒置：三種情況都可造成對密碼的錯誤閱讀。如DNA原有堿基順序為AAG，GAA，CGC，TGA，如失去第一個A，則成為AGG，AAC，GCT，GA，使原來編碼押肽由亮一組一丙一蘇氨酸改為半胱-亮-精-亮氨酸。這種突變導致的是密碼意義的錯誤，稱為移碼突變。移碼突變的影響范圍自突變點起直到末端整條結構基因的轉錄與翻譯，引起基因產物的變化比較嚴重，對生物活性的影響也較顯著。

　　3.堿基的互變異構：四種堿基中的任何一種均可發生互變異構，在作為模板時可引起互補堿基的改變。如當胸腺嘧啶以正常形式(即酮基型)為模板時，配對的互補堿基為腺嘌呤;當前者變為烯醇型結構時，通過氫鍵配對的堿基可變為鳥嘌呤。(圖5-3)

　　圖5-3 堿基的互變異構

　　細菌自發突變的發生原因可能是宇宙間普遍存在的短波輻射、熱及自然界存在的一些具有致突變作用的物質。人工應用理化因素可誘發突變者稱為誘變劑。化學誘變劑包括核苷酸堿基的類似物如分子結構類似胸腺嘧啶的5-溴尿嘧啶。烷化劑可改變堿基的化學結構也是誘變劑。吖啶類染料可螯合入DNA的堿基對之間，引起DNA在復制過程中出現堿基對的插入或缺失。紫外線與X線是常用的物理誘變劑。紫外線可使鄰近的胸原嘧啶構成雙體，引起DNA結構的變化而致突變。