ज्या नैसर्गिक किंवा कृत्रिम घटकामुळे जनुकाच्या संरचनेत किंवा त्याच्या क्रमात किंवा डीएनएमध्ये बदल/उत्परिवर्तन घडून येते अशा घटकांना उत्परिवर्तके म्हणतात. याचे भौतिक, जैविक आणि रासायनिक असे तीन प्रकार पडतात. भौतिक उत्परिवर्तकामध्ये उष्णता आणि प्रारण यांचा समावेश होतो.
प्रारण (Radiation) : या उत्परिवर्तक कारणाचा उलगडा १९२० मध्ये झाला. विशिष्ट तरंगलांबीचे अतिनील किरण, क्ष-किरण, आल्फा किरण, न्यूट्रॉन कण ही आयनकारी प्रारणे आणि काही आयनकारी नसलेली विकिरणे देखील उत्परिवर्तके आहेत. प्रारणे डीएनएची रचना बिघडवतात. या बिघाडामुळे डीएनए किंवा न्यूक्लिओटाइड यांची रचना बदलणे घातक किंवा अर्धप्राणघातक असते. यामुळे सजीवाचा मृत्यू होतो किंवा पेशीचे कार्य, जनुकाचे कार्य अथवा प्रथिनाची रचना बदलते.
सामान्य प्रकारचे प्रारण ‘आयनकारी प्रारण’ (Ionising radiation) या नावाने ओळखले जाते. त्यामुळे मुक्त कण बाहेर पडतात. मुक्त कणांमुळे फक्त डीएनएच नव्हे तर पेशीतील प्रथिने व मेद घटकांची देखील हानी होते. ज्या पेशींचे विभाजन अधिक वेगाने होते त्यावर आयनकारी प्रारणे अधिक परिणामकारक ठरतात; उदा., क्ष-किरण. म्हणजेच प्रारणांची तीव्रता आणि संपर्काचा कालावधी यांवर ही हानी अवलंबून असते. कर्करोग उपचार करताना कर्करोग पेशी विशिष्ट कालावधीकरिता व विशिष्ट लांबीच्या प्रारणाच्या संपर्कात आणल्या जातात. वैद्यकीय तज्ञ रुग्णास किती वेळा असे उपचार द्यायचे हे ठरवतात. निरोगी ऊतींना हानी पोहोचू नये अशा पद्धतीने हे उपचार केले जातात. परंतु, अपघाताने किंवा तीव्र प्रारणाच्या संपर्कात व्यक्ती आल्यास झालेले परिणाम अपरिवर्तनीय व घातक ठरतात; उदा., चेर्नोबिल अणुभट्टीमध्ये झालेला अपघात किंवा हिरोशिमा व नागासाकी शहरांवर केलेल्या अणुस्फोटांमधील प्रारणांचा परिणाम पुढील दोन ते तीन पिढ्यांपर्यंत झालेला आढळला.
क्ष-किरण (X-ray) : हे सर्वांत अधिक परिचित असलेले आयनकारी प्रारण आहे. वैद्यकीय चिकित्सा व इतर कारणांसाठी क्ष-किरण मोठ्या प्रमाणात वापरात आहेत. अर्थात चिकित्सेदरम्यान क्ष-किरणांचा एका वेळी ऊतीवर परिणाम होणार नाही एवढे सौम्य प्रमाण (Dose) ठेवले जाते. निर्जंतुकीकरणासाठी सुद्धा तीव्र क्ष-किरण वापरले जातात. ३५०−५०० rem (रेम − रॉंटगेन इक्विव्हॅलेंट मॅन; हे शोषलेल्या प्रारणाचे जैविक परिणाम दर्शवणारे एकक आहे.) या तीव्रतेचे क्ष-किरण डीएनएमधील फॉस्फोडायएस्टर बंध वेगळा करतो. परिणामी डीएनएचे दोन धागे सुटे होतात. तीव्र (उच्च ऊर्जा क्षमतेच्या) क्ष-किरणांमुळे डीएनए रेणूचे तुकडे होतात. डीएनए रेणूमधील काही भाग वगळला जातो. डीएनए रेणूतील दोन्ही धाग्यामध्ये बिघाड झाल्यास पेशीचा मृत्यू होतो.
अतिनील किरण (Ultraviolet Rays) : अतिनील किरण हे आयनीकरण विरहित प्रारण आहे. अतिनील किरणांचा वापर निर्जंतुकीकरण व पेशीवृद्धी मिश्रणे इतर जीवाणू विरहित ठेवण्यासाठी केला जातो. सूक्ष्मजीवशास्त्र प्रयोगशाळेतही अतिनील किरणांचा वापर प्रयोगशाळा जीवाणूमुक्त ठेवण्यासाठी करतात. डीएनए आणि प्रथिने यामध्ये २६०−२८० नॅनोमीटर तरंगलांबीचे अतिनील किरण शोषले जातात. अतिनील किरणांच्या प्रभावामुळे डीएनए आधारक (बेस) वगळला जाणे, डीएनए धागा खंडित (Breakage) होणे, दोन डीएनए धाग्यातील आधारकांची अदलाबदल आणि न्यूक्लोइटाइड द्विवारीक (Dimer) नव्याने बनणे असे बदल घडून येतात.
अतिनील किरणांचे पुढीलप्रमाणे तीन प्रकार पडतात.
अतिनील किरण-ए : मानवी डोळ्यांना दिसू शकतील अशा ३२० नॅनोमीटर तरंगलांबीच्या अतिनील किरणांमुळे पिरीमिडीन द्विवारीक तयार होतात.
अतिनील किरण-बी : हे २९०−३२० नॅनोमीटर तरंगलांबीचे अतिनील किरण सूर्यप्रकाशामध्ये असतात. यांचा मानवी डीएनएवर घातक परिणाम होतो.
अतिनील किरण-सी : या १८०−२९० नॅनोमीटर तरंगलांबीचे अतिनील किरणांचे डोळ्यातील पारपटलास इजा होणे (Photokeratitis), पारपटलाचा दाह, त्वचेचा दाह आणि त्वचेचा कर्करोग असे तीव्र घातक परिणाम होतात.
अतिनील किरणामुळे झालेल्या उत्परिवर्तनामुळे थायमीन-थायमीन द्विवारीक आणि थायमीन-सायटोसीन द्विवारिके तयार होतात. द्विवारीक बनल्याने डीएनए प्रतिकरण आणि संदेशवाहक आरएनएनुसार डीएनए भाषांतर (Translation) होत नाही. असा झालेला डीएनएमधील बदल तसाच राहिला तर आरोग्यावर गंभीर परिणाम होतात.
पिरीमिडीन द्विवारीक झाल्याने डीएनए विकृत आकाराचा होतो. त्यामुळे डीएनए प्रतिकरण होताना दोन धागे उलगडण्यात अडथळा होतो.
उष्णता (Heat) : डीएनए उत्परिवर्तनाचे आणखी एक भौतिक कारण उष्णता हे आहे. ९५० से.पेक्षा अधिक तापमानास द्विसर्पिल डीएनए उलगडून त्याचे दोन स्वतंत्र धागे बनतात. तीव्र उष्णतेमुळे डीएनएमधील फॉस्फोडायएस्टर बंध विस्कळीत होतात.
पहा : उत्परिवर्तन; उत्परिवर्तके : जैविक; उत्परिवर्तके : रासायनिक.
संदर्भ :
- https://geneticeducation.co.in/mutagen-definition-types-and-effect/
- https://chem.libretexts.org/Courses/Eastern_Mennonite_University/EMU%3A_Chemistry_for_the_Life_Sciences_(Cessna)/19%3A_Nucleic_Acids/19.5%3A_Mutations_and_Genetic_Diseases
- Click to access Mutagens.pdf
समीक्षक : प्रमोद जोगळेकर
