Các tác nhân làm tăng tần số đột biến cao hơn mức tự nhiên được gọi là các tác nhân gây đột biến (mutagen). Các tác nhân vật lí như phóng xạ, tia X, tia tử ngoại gây đột biến. Nhiều hóa chất là tác nhân gây đột biến như các đồng đẳng của các bazơ nitric, HNO2 (nitrous axit), các chất alxyl hóa mạch...Các đột biến loại này được gọi là đột biến nhân tạo hay đột biến cảm
ứng (induced mutation).
Đối với các vi sinh vật, các tác nhân gây đột biến chủ yếu là tia tử ngoại và một số hóa chất.
20.5.5.1-Tác động của tia tử ngoại
Tia tử ngoại có bước sóng dài (10-5 - 10-6 cm) nên khó tạo ion, có lẽ chỉ tác động đến những chất hấp thu nó trực tiếp. Trong tế bào, các chất hữu cơ có mạch vòng chủ yếu như purin và pyrimidin hấp thu trực tiếp tia tử ngoại. Mối liên quan chặt chẽ giữa tia tử ngoại và các cấu phần của ADN đã được chứng minh. ADN hấp thu tia tử ngoại mạnh nhất ở bước sóng 2537Ǻ, đây chính là bước sóng làm tăng tần sốđột biến.
Hình 20.6. Tác động của tia tử ngoại tạo các dimer thymine
Dưới tác động của tia tử ngoại, cytosin gắn thêm phân tử nước vào liên kết C = C của mạch vòng (hình 3.6) và thymine bị đứt liên kết C = C mạch vòng nối 2 phân tử thành thymine dimer.
Ston và các cộng sự đã nhận thấy tần số đột biến tăng lên ở
Staphylococcus aureus khi môi trường nuôi chúng được chiếu tia UV trong thời gian ngắn trước khi cấy vào. Đây là tác động gián tiếp của tia tử ngoại.
Có thể khi hiện diện oxy, tia tử ngoại tạo ra nhiều hơn các gốc peroxit: H* + O2 → HO*2 HO*2 + H* → H2O2 2HO* 2 + H* → H2O2 + O2 Các peroxit là những phân tử có phản ứng mạnh, chúng dễ tạo các đột biến.
Hiện tượng quang phục hồi (photoreactivation) là một đặc điểm trong tác động của tia UV. Sau khi chiếu tia tử ngoại lên tế bào, nếu để ngoài ánh sáng, thì các sai hỏng phần lớn được phục hồi. Ánh sáng có tác động hoạt hóa enzym sửa sai, cắt đứt các thymine dimer.