【환경화학】 2010 국가공무원 5급(기술) 제1문

2010 국가공무원 5급(기술) 제1문

 

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Q. 환경오염물질의 옥탄올/물 분배계수 (K_ow)의 의미를 설명하고, 오염물질의 생물 농축과 이 계수와의 상관관계를 정량적 구조 - 활성관계(QSAR, quantitative structure-activity relationship)로 설명하시오.

 

A.  

⑴ 옥탄올/물 분배계수(octanol-water partition coefficient)

① 친수성을 나타내는 물과 소수성을 나타내는 옥탄올 사이의 용질의 농도 비

 

 

② 용질의 친수성과 소수성을 판단 시에 많이 사용

③ K_ow 값이 클수록 소수성이 강함

⑵ QSAR : 화학구조와 예측하고자 하는 활성 간의 회귀 모델 또는 분류 모델 

 

출처 : 이미지 클릭

Figure. 1. QSAR/QSPR 모델링 모식도

 

① 즉, 화학구조를 통해 물성 및 생물학적 활성을 예측하는 수학적 모델을 지칭함 

② 선형회귀나 딥러닝 등이 응용됨 : 흔히 뉴스에서 언급하는 인공지능을 통한 신약 개발은 QSAR을 말함

⑶ 오염물질의 생물 농축

① 오염물질이 생물에 의해 섭취되고 체내에 누적되는 것

② 오염물질의 생물 농축은 약동학에서 반감기가 긴 것으로 이해할 수 있음

⑷ QSAR을 이용한 K_ow와 오염물질의 생물 농축의 상관관계 

① 오염물질이 세포 수용체 특이적인 결합은 없다고 가정 

○ 근거 1. 세포 수용체 특이적인 결합을 통해 생물 농축이 되는 양은 상당히 적은 편

○ 근거 2. 특징적인 생물 농축을 일으킬 정도로 세포 수용체 특이적인 결합을 하는 물질은 전체 중에 아주 작은 일부

○ 이유 : 현재까지의 QSAR은 세포 수용체 특이적인 결합을 예측할 수 있을 정도로 개발돼 있지 않음

○ 수 년 이내에는 AlphaFold2를 통해 QSAR을 그런 단계까지 발전시킬 수 있을 것으로 전망됨

② QSAR을 통해 구조로부터 K_ow를 예측하는 모델(A)을 얻을 수 있음

③ QSAR을 통해 구조로부터 반감기를 예측하는 모델(B)을 얻을 수 있음

④ 한 구조로부터 모델 A의 결과와 모델 B의 결과를 모두 얻으면 K_ow와 오염물질의 생물 농축 간 양의 상관관계를 획득

○ 소수성이 강할록 물과 만나게 되는 표면적을 줄이기 위해 구형에 가까운 형태가 될 것으로 보임  

○ 소수성이 강할수록 K_ow 값이 커짐

○ 소수성이 강할수록 오줌을 통한 배설이 안 되고, 간이나 지방 조직에 축적되어 반감기가 길어짐

○ 결론 : K_ow 값이 클수록 생물 농축이 심해지고, K_ow와 생물 농축은 구조를 통해서 예측할 수 있음

 

입력 : 2022.09.17 14:33