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非选择题-解答题 较难0.4 引用2 组卷264
哈佛大学研究团队开发了一种C-G碱基对转变为T-A碱基对的单碱基编辑工具(简称CBE系统),近年来成为关注的热点。该系统由三个元件构成,其中“dCas9蛋白+脱氨酶”在sgRNA的引导下,对结合区域第4-8位点的碱基C脱氨反应变成U,最终实现C→T的不可逆编辑,不需要DNA链断裂(如图1)。(限制酶识别序列和切割位点如下,XbaI:T^TCGAG   SmaI:CCC^GGG   EcoRI:G^AATTC   SacI:C^TCGAG   HindI:A^AGCTT)

CBE系统的编辑过程
(1)下列关于CBE系统的说法中不正确的是
A.过程①中发生了氢键的断裂和形成
B.过程②中发生了磷酸二酯键的断裂和形成
C.过程③中以B链为模板进行DNA复制形成碱基编辑DNA
D.该系统中单碱基编辑属于基因突变

(2)图中CBE系统与靶DNA结合区域可能存在的碱基互补配对有_______。(序号选填)
①A-T             ②C-T             ③C-U             ④A-U             ⑤U-T             ⑥C-G
(3)根据所学知识分析,CBE系统不可以___
A.提供更多生物进化的原材料
B.改变基因库
C.改变生物进化的方向
D.改变基因频率

某研究发现在二倍体野生草莓和八倍体栽培草莓中,花青素合成过程的关键转录因子之一MYB10基因自然变异导致草莓果实成白色,严重影响营养价值。科学家利用单碱基编辑系统对二倍体野生草莓果实中MYB10基因定点突变,为培育优良草莓品种提供了有价值的候选基因。
(4)已知二倍体野生草莓中MYB10基因编码链第468-488位碱基序列为5’-ACAGGACATGGGACGGATAA-3’为实现该区域编码多肽链中的组氨酸定点突变为酪氨酸,应设计的sgRNA序列是      (组氨酸:CAU、CAC酪氨酸:UAU、UAC)
A.5’-UGUCCUGUACCCUGCCUAUU-3’
B.3’-UGUCCUGUACCCUGCCUAUU-5’
C.5’-ACAGGACAUGGGACGGAUAA-3’
D.3’-ACAGGACAUGGGACGGAUAA-5’

(5)利用图质粒和目的基因构建CBE系统,为高效连接和筛选,结合pHSE401质粒上限制酶识别位点,推测目的基因上游和下游含有的限制酶识别位点组合可以为_________。(序号选填)

图质粒(左)和目的基因(右)
①XbaI和SacI②EcoRI和SacI③XbaI和HindⅢ④SmaI和SacI⑤HindⅢ和EcoRI⑥XbaI和EcoRI
(6)除上述单碱基编辑技术获得定点突变目的基因,还可以采用PCR技术获得单碱基突变基因。你倾向于选择哪种技术获得定点突变基因,并阐述理由_______
2024·上海普陀·二模
知识点:DNA分子的复制过程、特点及意义基因突变基因频率的改变与生物进化基因表达载体的构建 答案解析 【答案】很抱歉,登录后才可免费查看答案和解析!
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CRISPR/Cas9基因编辑技术可以按照人们的意愿精准剪切、改变任意靶基因的遗传信息,从而达到基因定点敲除、插入、突变的目的。在该基因编辑技术中,sgRNA是根据靶基因设计的引导RNA,准确引导Cas9切割与sgRNA配对的靶基因DNA序列。请回答下列问题:
(1)Cas9可准确切割与sgRNA配对的靶基因DNA序列,由此可见,Cas9在功能上属于______酶,该过程体现了酶具有______性;此外,Cas9可准确切割靶基因DNA序列还依赖于sgRNA与靶基因DNA序列之间的___________
(2)sgRNA是人工合成的一段能与靶基因互补配对的特殊序列,由23个连续的碱基组成。研究发现,sgRNA有时会出现脱靶问题,试分析其原因可能是________;解决措施是_________
(3)为了实现某基因的特异性敲除,如图1所示,科学家将含有3个不同的但靶向相同基因的sgRNA编码基因的重组质粒组装到具有特殊元件的载体上,形成新的重组质粒。

注:eflap是能够驱动基因广泛表达的启动子;EGFP是增强型绿色荧光蛋白基因;I-SecI是归位内切酶,可将质粒随机插入目标生物的基因组中。
理论上,一个sgRNA便能实现靶基因的敲除,请分析构建图1所示重组质粒的优势:____________(答出两点)。
(4)为筛选特定D基因“敲除”的果蝇,在D基因的DNA断裂位点插入绿色荧光蛋白基因(EGFP)需构建携带有绿色荧光蛋白基因的供体质粒。把EGFP基因和His标签基因(His标签由6个组氨酸组成)连接起来构建融合基因并构建重组质粒,图2为载体、EGFP基因的结构、不同限制酶的识别序列及切割位点,欲将标签基因连接在绿色荧光蛋白基因(EGFP)编码区的首端,已知组氨酸的密码子为CAU,起始密码子为AUG。

①写出His基因模板链的碱基序列:5'-___________________________-3'。
②为构建融合基因并将其插入载体科研人员设计了一对与EGFP基因编码区两端序列互补配对的引物,设计时需在引物_______(填“A”或“B”)的5'端增加相应的限制酶识别序列和His基因的编码序列,请写出该引物开头的12个碱基序列:5'-_________-3'。
CD3D严重联合免疫缺陷(SCID)是由CD3D基因突变引起的,该突变阻止了T细胞生长发育所需的CD3D蛋白的合成。科研人员对第3代CRISPR/Cas9基因编辑系统进行改造,获得一种超精确的腺嘌呤碱基编辑系统(ABE),该系统主要由向导sgRNA、Cas9切口酶和腺嘌呤脱氨酶组成,作用机制如图1。利用该系统在CD3D-SCID患者的造血干细胞中可以更正约71.2%的致病突变。

(1)研究发现,Cas9切口酶只能对DNA的单链剪切,腺嘌呤脱氨酶催化腺嘌呤核苷酸转变成次黄嘌呤核苷酸,次黄嘌呤核苷酸可以和胞嘧啶核苷酸碱基互补配对,据此推测,至少通过________次DNA复制可以完成修复。
(2)sgRNA是人工合成的一段能与靶基因互补配对的特殊序列,由23个连续碱基组成。研究发现,sgRNA会识别与之匹配的其它区域,导致sgRNA脱靶,试分析其原因是________________
(3)为了对改造后的CD3D基因进行研究,把CD3D基因和His标签基因(His标签由6个组氨酸组成)连接起来构建融合基因,并构建重组基因表达载体,图2为载体、CD3D基因的结构、不同限制酶的识别序列及切割位点,欲将标签基因连接在CD3D基因编码区的末端,已知组氨酸的密码子为CAU,终止密码子为UAG。

①PCR的一般过程为__________,除模板DNA和引物外,PCR过程中还需要的条件有_________(至少填2种)。
②写出His的基因编码链的碱基序列5'______________3'。
③为构建融合基因并将其插入载体,科研人员设计了一对与CD3D基因编码区两端序列互补配对的引物,设计时需在引物_________(填“A”或“B”)的5'端增加限制酶___________的识别序列和His基因的编码序列,请写出该引物开头的12个碱基序列:5'___________________3'。
CD3D严重联合免疫缺陷(SCID)是由CD3D基因突变引起的,该突变阻止了T细胞生长发育所需的CD3D蛋白的合成。科研人员对第3代CRISPR/Cas9基因编辑系统进行改造,获得一种超精确的腺嘌呤碱基编辑系统(ABE),该系统主要由向导sgRNA、Cas9切口酶和腺嘌呤脱氨酶组成,作用机制如图1.利用该系统在CD3D-SCID患者的造血干细胞中可以更正约71.2%致病突变。

(1)研究发现,Cas9切口酶只能对DNA的单链剪切,腺嘌呤脱氨酶催化腺嘌呤核苷酸转变成次黄嘌呤核苷酸,次黄嘌呤核苷酸可以和胞嘧啶核苷酸碱基互补配对,据此推测,至少通过______次DNA复制可以完成修复。
(2)sgRNA是人工合成的一段能与靶基因互补配对的特殊序列,由23个连续碱基组成。研究发现,sgRNA会识别与之匹配的其它区域,导致sgRNA脱靶,试分析其原因是______
(3)为了对改造后的CD3D基因进行研究,把CD3D基因和His标签基因(His标签由6个组氨酸组成)连接起来构建融合基因,并构建重组基因表达载体,图2为载体、CD3D基因的结构、不同限制酶的识别序列及切割位点,欲将标签基因连接在CD3D基因编码区的末端,已知组氨酸的密码子为CAU,终止密码子为UAG。

①PCR的一般过程为______,除模板DNA和引物外,PCR过程中还需要的条件有______(至少填2种)。
②写出His标签基因的编码链的碱基序列5′______3′。
③为构建融合基因并将其插入载体,科研人员设计了一对与CD3D基因编码区两端序列互补配对的引物,设计时需在引物______(填“A”或“B”)的5′端相应的增加______序列,请写出该引物开头的12个碱基序列:5'______3'。

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