Trường hợp 1: Sự kết cặp không đúng trong tái bản ADN
Các bazơ nitơ thường tồn tại 2 dạng cấu trúc: dạng thường và dạng hiếm. Các dạng hiếm có những vị trí liên kết hidro bị thay đổi làm cho chúng kết cặp không đúng trong tái bản làm phát sinh đột biến gen
Ví dụ: Guanin dạng hiếm (G*) kết cặp với timin trong tái bản gây biến đổi thay thế G –X → T-A
Trường hợp 2: Tác động của các tác nhân gây đột biến
Ví dụ: Sử dụng các tia tử ngoại, chùm tia notron, proton làm bắn các điện tử gây ion hoá và biến đổi ADN