Errori nella replicazione che creano mutazioni geniche

Mutazioni, inoltre, possono derivare da errori nella sintesi del DNA o nella replicazione, anche se le eliche stampo non sono danneggiate. I tassi di errore delle DNA polimerasi di mammifero finora documentati in vitro variano da 1 su 5000 nucleotidi per la DNA polimerasi β, una polimerasi associata con la riparazione del DNA, a 1 su 10minlioni di nucleotidi per le polimerasi δ ed ε, associate con la replicazione. I nucleotidi non incorporati correttamente sono excisi dal sistema di correzione di bozze nel corso della replicazione, invece, gli appaiamenti errati che sfuggono alla correzione di bozze possono essere rimossi dal sistema di riparazione MMR.
DANNO OSSIDATIVO
Per quanto l'ossigeno molecolare (O2) non danneggi il DNA, altre forme reattive dell'ossigeno possono risultare pericolose per la cellula. Il metabolismo dell'ossigeno, infatti, ma anche quello di molti agenti tossici, è accompagnato dalla formazione di prodotti reattivi, inclusi i ROS (Reactive Oxygen Species). Tali forme reattive hanno più elettroni dell'ossigeno molecolare ed includono radicali superossidi, ossido nitrico, perossido di idrogeno e radicali idrossilici. Per evitare i danni dovuti alle forme reattive dell'ossigeno, gli organismi aerobi hanno sviluppato elaborati meccanismi per rimuoverle dalla cellula. Nei batteri vi sono alcuni geni che codificano enzimi quali perossido dismutasi e catalasi che eliminano queste forme reattive e altri specifici enzimi per la riparazione dei danni di tipo ossidativo. Comunque, il danno ossidativo probabilmente origina la maggior varietà di lesioni al DNA finora identificate, incluse rotture a doppia elica (DSB, Double Strand Breaks), a singola elica (SSB, Single Strand Breaks) e lesioni in tandem.
Inoltre, molte mutazioni coinvolgono riarrangiamenti estensivi: anche ampi tratti dei centinaia o di migliaia di nucleotidi possono essere deleti o inseriti per intervento degli enzimi di ricombinazione in siti non corretti. Per esempio, si sono molto studiati gli errori degli enzimi durante il processo di rottura e di ricongiungimento dei cromatidi o di appaiamenti leggermente sfalsati dei cromosomi omologhi (fenomeni di crossing over ineguale). In molti casi, se il tratto è molto esteso (anche uno o più geni coinvolti) possono avvenire anche alterazioni ben più ampie, quali le vere e proprie mutazioni cromosomiche (delezioni/duplicazioni).