【환경화학】 2015 국가공무원 5급(기술) 제5문

2015 국가공무원 5급(기술) 제5문

 

추천글 : 【환경화학】 환경화학 목차 

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a. 세포와 물질대사

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Q. 최근 다양한 신규 화학물질들이 개발됨에 따라, 이들에 의한 환경영향을 최소화하기 위해, 신규화학물질에 대한 규제가 강화되고 있는 추세이다. 이에 화학물질의 개발 단계에서부터 환경 영향을 미리 예측하는 녹색 화학(green chemistry)의 개념이 도입되고 있다. 다음은 신규 합성된 유기화학물질 A, B의 환경 유해성에 영향을 미치는 지표들의 상대적 비교 결과이다. 다음 물음에 답하시오.

 

 

지표	A	B
분자크기(size)	큼	작음
이온화(ionization) 정도	높음	낮음
극성(polarity) 정도	높음	낮음
친전자성(electrophilicity) 정도	낮음	높음
자유라디칼(free radical) 발생	낮음	높음

 

 

Q1. 위 지표들 중 화학물질의 생체 내 흡수(absorption)에 영향을 주는 지표(들)를, 그 이유를 설명하시오.

 

A1. 

생체 내 흡수는 기본적으로 세포막을 통한 물질의 운반과 다르지 않다.

분자크기 : 분자크기가 크면 단순확산이 어려워 별도의 수용체가 필요하므로 영향 있음

이온화 정도·극성 정도 : 물질이 친수성일수록 단순확산이 어려워 별도의 수용체가 필요하므로 영향 있음

친전자성 정도 : 친전자성·친핵성은 모두 반응과 관련된 것으로 물질 수송과는 거리가 멀다; 영향 없음

자유라디칼 발생 유도성 : 자유라디칼이 발생하더라도 先 흡수 後 제거한다. 제거는 퍼옥시좀에서 진행된다; 영향 없음

 

Q2. 개발된 유기화학물질의 잠재적 환경 영향을 정량적 구조 활성관계(QSARs, quantitative structure-activity relationships)를 이용하여 예측할 때, 위 지표들 중 생체분자와의 반응성에 가장 큰 영향을 미치는 지표(들)을 기술하고, 그 이유를 설명하시오,

 

A2. 

 

출처 : 이미지 클릭

Figure. 1. QSAR/QSPR 모델링 모식도

 

QSAR은 화학구조를 통해 물성 및 생물학적 활성을 예측하는 수학적 모델을 지칭한다.

선형회귀나 딥러닝 등이 응용된다. (흔히 뉴스에서 언급하는 인공지능을 통한 신약 개발은 QSAR을 말한다.)

사실 주어진 문제에서 주목할 부분은 생체분자와의 반응성이다.

유기화학의 반응은 크게 친전자성 반응·친핵성 반응과 산화환원 반응, 산·염기 반응으로 구분할 수 있다.

친전자성 반응·친핵성 반응 : 친전자성 정도와 관련

산화환원 반응 : 자유라디칼 발생 유도성과 관련

산·염기 반응 : 이온화 정도와 관련

 

Q3. 유기화학물질 A, B가 사용되어 환경 중으로 배출되었을 때, 유해성 측면에서 더 안전할 것으로 예상되는 물질이 무엇인지를 위 지표들을 포괄적으로 고려하여 선정하고 그 근거를 기술하시오.

 

A3. 

유기화학에서 산·염기 반응은 주류 반응은 아님을 유의하자.

A는 생체 내 흡수가 잘 안 되고 생체분자와의 반응성이 작다. 

B는 생체 내 흡수가 잘 되고 생체분자와의 반응성이 크다.

따라서 B가 더 유해하다.  

 

입력 : 2019.03.31 19:31