2025版高考生物一輪總復習教師用書選擇性必修3情境拓展9PCR和基因編輯技術(shù)熱點二基因編輯技術(shù)及其應(yīng)用

熱點二基因編輯技術(shù)及其應(yīng)用情|境|鏈|接CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)能對基因進行定點編輯，其原理是由一條單鏈向?qū)NA(SgRNA)引導內(nèi)切核酸酶Cas9到一個特定的基因位點進行切割(如圖)。CRISPR復合體中的SgRNA的主要功能是與靶向基因(目的基因)上特定堿基序列互補，從而定向引導Cas9蛋白與靶向基因結(jié)合，并在特定位點切割DNA。CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)培育轉(zhuǎn)基因生物，與傳統(tǒng)的基因工程相比，其明顯優(yōu)點是可將目的基因定點插入所需位點，避開了因目的基因隨機插入宿主細胞DNA引起的生物平安性問題。CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)在基因治療、基因水平進行動植物的育種、探討基因的功能等方面有廣袤的應(yīng)用前景。針|對|訓|練3．CRISPR/Cas9系統(tǒng)由單鏈的向?qū)NA(SgRNA)和內(nèi)切核酸酶Cas9構(gòu)成，為高效獲得特定基因敲除的斑馬魚系，科研人員利用基因編輯技術(shù)(原理如圖所示)，用化學方法合成特定的SgRNA，與Cas9mRNA一起注射到斑馬魚細胞，篩選出特定基因敲除的斑馬魚。下列說法正確的是(B)A．兩種RNA可通過顯微注射法導入斑馬魚的肌肉細胞B．圖中SgRNA通過堿基互補配對實現(xiàn)其引導功能C．Cas9mRNA能對斑馬魚特定基因位點進行切割D．基因敲除后的斑馬魚的發(fā)育確定會發(fā)生異樣解析：用化學方法合成特定的SgRNA，與Cas9mRNA一起注射到斑馬魚細胞，兩種RNA通過顯微注射法導入斑馬魚的受精卵，不是肌肉細胞，A錯誤；SgRNA通過與DNA的堿基互補配對完成對目標DNA的識別，從而實現(xiàn)Cas9蛋白對DNA分子的定位，引導Cas9蛋白到DNA的特定基因位點進行切割，B正確；Cas9蛋白能對基因位點進行切割，Cas9mRNA不能切割基因，C錯誤；假如敲除的基因是內(nèi)含子，則不會導致斑馬魚發(fā)育異樣，D錯誤。4．(2024·海南高考改編)CRISPR/Cas9是一種高效的基因編輯技術(shù)，Cas9基因表達的Cas9蛋白像一把“分子剪刀”，在單鏈向?qū)NA(SgRNA)引導下，切割DNA雙鏈以敲除目標基因或插入新的基因。CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)的工作原理如圖所示?；卮鹣铝袉栴}。(1)過程①中，為構(gòu)建CRISPR/Cas9重組質(zhì)粒，需對含有特定SgRNA編碼序列的DNA進行酶切處理，然后將其插入到經(jīng)相同酶切處理過的質(zhì)粒上，插入時所須要的酶是DNA連接酶。(2)過程②中，將重組質(zhì)粒導入大腸桿菌細胞的方法是Ca2＋處理法。(3)過程③～⑤中，SgRNA與Cas9蛋白形成復合體，該復合體中的SgRNA可識別并與目標DNA序列特異性結(jié)合，二者結(jié)合所遵循的原則是堿基互補配對原則。隨后，Cas9蛋白可切割目標DNA特定的核苷酸序列。(4)某種蛋白酶可高效降解羽毛中的角蛋白。科研人員將該蛋白酶基因插入到CRISPR/Cas9質(zhì)粒中獲得重組質(zhì)粒，隨后將其導入到大腸桿菌細胞，通過基因編輯把該蛋白酶基因插入到基因組DNA中，構(gòu)建得到能大量分泌該蛋白酶的工程菌。據(jù)圖簡述CRISPR/Cas9重組質(zhì)粒在受體細胞內(nèi)，將該蛋白酶基因插入到基因組DNA的編輯過程：CRISPR/Cas9重組質(zhì)粒在受體細胞內(nèi)進行轉(zhuǎn)錄和表達，轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物是SgRNA，表達的產(chǎn)物是Cas9蛋白，二者形成復合體，該復合體中的SgRNA可識別并與目標DNA序列特異性結(jié)合，從而插入到基因組DNA中。解析：(1)基因工程所需的工具酶有限制酶和DNA連接酶，限制酶負責切割，DNA連接酶負責連接，因此為構(gòu)建CRISPR/Cas9重組質(zhì)粒，需對含有特定SgRNA編碼序列的DNA進行酶切處理，然后將其插入到經(jīng)相同酶切處理過的質(zhì)粒上，插入時所須要的酶是DNA連接酶。(2)大腸桿菌是原核生物，屬于微生物，將目的基因?qū)胛⑸锛毎绊氁肅a2＋處理細胞，使細胞處于一種能吸取四周環(huán)境中DNA分子的生理狀態(tài)。(3)依據(jù)題圖可知，在CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)中，SgRNA是依據(jù)靶基因設(shè)計的引導RNA，精確引導Cas9蛋白切割與SgRNA配對的靶基因DNA序列。Cas9蛋白能借助SgRNA分子與目標DNA進行特異性結(jié)合的緣由在于SgRNA分子上的堿基序列與目標DNA分子上的堿基序列可以通過堿基互補配對原則，實現(xiàn)SgRNA與目標DNA特定序列的特定識別，進而定位；由此可見，Cas9蛋白在功能上屬于限制酶，可切割目標DNA特定的核苷酸序列。(4)依據(jù)圖示可知，CRISPR/