试题详情
非选择题-解答题 困难0.15 引用3 组卷1257
阅读以下材料,回答(1)(5)。
基因魔剪:CRISPR/Cas系统
要揭示生命的运作原理,常需要对基因进行编辑。在过去,这一步异常艰难。但随着CRISPR/Cas技术的出现,科学家已能在极短时间内就更改生命密码。
CRISPR/Cas9系统由Cas9蛋白和人工设计的gRNA构成。在gRNA引导下,Cas9与靶序列结合并将DNA双链切断。随后细胞通过自身的DNA损伤修复机制,将断裂上下游两端的序列连接起来,但通常会在断裂处造成少量核苷酸的插入或缺失。当DNA双链断裂后,如果细胞中有DNA修复模板(由需要插入的目的基因和靶序列上下游的同源序列组成),断裂部分可依据修复模板进行精确修复,从而将目的基因描入到指定位点。
通过在Cas9基因中引入突变,获得了只有切割一条链活性的nCas9。将nCas9与胞嘧啶脱氨酶或腺嘌呤脱氨酶融合,科学家开发出了单碱基编辑技术(图2),能够对靶位点进行精准的碱基编辑,最终可以分别实现C→T(G→A)或A→G(T→C)的碱基替换。

对CRISPR/Cas系统的不断改造,使其在基因编辑外,还可用于激活或抑制基因的转录等。虽然目前CRISPR/Cas技术还存在一些不足,如脱靶问题等,但作为一种革命性的技术,其应用前景广阔。
(1)利用CRISPR/Cas9技术进行基因编辑,需构建含gRNA基因和Cas基因的___________,并导入受体细胞。gRNA依据___________原则与靶序列特异性结合,引导Cas9蛋白进行切割。
(2)有些遗传病是由于基因中一个碱基对的改变引起的,如果要修正此基因突变,图示的三种途径中,哪种更为合适?__________请判断并说明理由__________
(3)如果要利用CRISPR/Cas9技术将一个基因从基因组序列中删除,设计gRNA的思路是___________
(4)将CRISPR/Cas9技术用于抑制基因转录时(不改变基因结构),需对CRISPR/Cas9系统进行改造和设计,请写出基本思路__________。。
(5)将CRISPR/Cas技术应用于人类基因的编辑时,特别要注意___________方面的问题。
20-21高三上·北京·期末
知识点:基因表达载体的构建基因编辑技术 答案解析 【答案】很抱歉,登录后才可免费查看答案和解析!
类题推荐
学习以下材料,回答(1)~(4)题。
基因魔剪:CRISPR/Cas系统
CRISPR/Cas基因编辑系统可对真核细胞的基因组进行特异编辑。CRISPR/Cas9系统由Cas9蛋白和人工设计的gRNA构成。在gRNA引导下,Cas9与靶序列结合并将DNA双链切断(通过设计gRNA中20个碱基的识别序列,可人为选择DNA上的任一目标位点进行切割)。随后细胞通过自身的DNA损伤修复机制,将断裂上下游两端的序列连接起来,但通常会在断裂处造成少量核苷酸的插入或缺失。当DNA双链断裂后,如果细胞中有DNA修复模板(由需要插入的目的基因和靶序列上下游的同源序列组成),断裂部分可依据修复模板进行精确修复,从而将目的基因插入到指定位点(图1)。
科学家通过在Cas9基因中引入突变,获得了只切割DNA一条链的nCas9,并将nCas9与胞嘧啶脱氨酶或腺嘌呤脱氨酶融合,开发出了单碱基编辑技术(图2),能够对靶位点进行精准的碱基编辑,最终可以分别实现C→T(G→A)或A→G(T→C)的碱基替换。对CRISPR/Cas系统改造后,还可用于激活或者抑制基因的转录等。
   
目前CRISPR/Cas9基因编辑技术存在一定的脱靶效应:正常情况下,gRNA通过20个核苷酸长度的引导序列与目标DNA序列发生碱基互补配对准确识别需要编辑的位点,然而有时会发生第18~20个碱基不匹配的情况,此时,Cas9可通过一个手指状的结构紧紧抓住错配区稳定住RNA-DNA双链,从而为Cas9切割DNA铺平道路,但这可能会导致Cas9在错误的基因位点切割双链DNA,从而引发潜在风险。
尽管如此,CRISPR/Cas系统作为一种革命性的技术,其成本低、制作简便、快捷高效等优点让它迅速风靡于世界各地的实验室,成为科研、医疗等领域的有效工具。
(1)利用CRISPR/Cas9系统进行基因编辑,需构建含gRNA基因和Cas9基因的_______,并导入受体细胞。Cas9蛋白与_______酶的功能相似。gRNA依据_______原则与靶序列特异性结合,引导Cas9蛋白进行切割。
(2)若用CRISPR/Cas9系统将某一基因从基因组序列中删除,需要设计2个gRNA,使其分别与_______的序列互补。有些遗传病是由于基因中一个碱基对改变引起的,若要修正此基因突变,文中图示的3种途径中,_______(填“①”“②”或“③”)更为合适。
(3)研究者通过一些技术让Cas9基因发生突变,使Cas9蛋白失去切割活性,可将CRISPR/Cas9用于抑制基因转录,实施的过程为:在gRNA的引导下,Cas9蛋白与靶基因的_______结合,使_______失去结合位点从而抑制靶基因的转录。
(4)请结合文章,提出降低CRISPR/Cas9系统脱靶效应的思路_______
随着CRISPR/Cas技术的出现,科学家已能在极短时间内对基因进行编辑,更改生命密码,揭示生命的运作原理。科学家研究发现利用这一技术能在许多方面为人类服务,比如利用转基因蚊子达到消灭蚊子的目的。

(1)CRISPR/Cas9系统可以实现对双链 DNA 的精确切割,由三部分组成:crRNA、tracrRNA 及 Cas9蛋白,如图1。crRNA与 tracrRNA结合形成 sgRNA,sgRNA 依据______原则与靶序列特异性结合,引导 Cas9 蛋白进行切割,造成DNA 双链断裂,细胞在修复断裂的DNA 时会随机插入、删除或替换部分碱基对,从而引发_____
(2)研究者利用 CRISPR/Cas9基因编辑系统和同源重组修复技术提高蚊虫群体中雄蚊比例,以达到有效控制雌蚊叮咬人类传播多种传染病的可能。同源重组修复是一种高保真的 DNA 双链断裂、修复技术,原理如图2,其过程为CRISPR/Cas9 基因编辑系统切割使 DNA 特定部位的_______键断裂后,启动同源修复,使得DNA 上的靶向序列被替换成所需序列。通过_______技术将基因表达载体导入蚊子受精卵,该受精卵发育成雄性蚊虫。Cas9蛋白将对应的靶向序列进行切割,以基因表达载体中同源序列间的DNA为模板进行修复,最终实现子代都继承相应基因,使群体中雄蚊比例升高。
(3)除利用转基因灭蚊之外,还存在寄生菌灭蚊技术。我国中山大学的奚志勇教授团队在这一领域的研究取得了一些成果。当雄蚊被沃尔巴克菌感染后,精子会被细菌产生的毒素污染。健康雌蚊的卵细胞与这些"毒精子"相遇后,产生细胞质不相容效应,导致后代无法正常发育。相对于寄生菌灭蚊,利用转基因灭蚊的优势有_______(答出两点)。
(4)目前我国尚不允许释放转基因蚊虫,请结合已学生物学知识解释原因_______

组卷网是一个信息分享及获取的平台,不能确保所有知识产权权属清晰,如您发现相关试题侵犯您的合法权益,请联系组卷网