【題目】CRISPR/Cas9系統(tǒng)是由Cas9蛋白（一種核酸酶）和sgRNA（向?qū)?/span>RNA）構(gòu)成的RNA-蛋白復(fù)合體，可利用sgRNA識別并結(jié)合特定DNA序列，引導(dǎo)Cas9蛋白對目的基因進(jìn)行編輯（如圖所示）。RuBisCo是參與光合作用的關(guān)鍵酶，研究人員擬利用CRISPR/Cas9技術(shù)對大豆細(xì)胞RuBisCo基因進(jìn)行定點(diǎn)編輯，以達(dá)到提高CO2利用率的目的，回答下列問題：


（1）利用CRISPR/Cas9系統(tǒng)進(jìn)行基因編輯時，Cas9蛋白可催化_______________（化學(xué)鍵名稱）水解，剪切特定DNA片段，因此Cas9蛋白的這一功能與_______________酶相似。

（2）用于編輯不同基因的CRISPR/Cas9復(fù)合物中sgRNA堿基序列不同，因此首先要確定RuBisCo基因中的待編輯序列，根據(jù)_______________原則設(shè)計(jì)引物，通過_______________技術(shù)擴(kuò)增相應(yīng)的基因序列，作為編碼特定sgRNA的模板。該技術(shù)所需的Taq酶特點(diǎn)是_______________，能使整個反應(yīng)體系中DNA解鏈、退火、鏈的延伸都能快速進(jìn)行。

（3）將擴(kuò)增獲得的DNA片段與_______________基因共同導(dǎo)入到質(zhì)粒載體，構(gòu)建CRISPR/Cas9表達(dá)載體，將構(gòu)建成功的表達(dá)載體通過_______________方法，導(dǎo)入大豆細(xì)胞。若檢測到受體細(xì)胞中組成RuBisCo酶的氨基酸_______________發(fā)生了符合預(yù)期的改變，則表明基因編輯成功。

（4）CRISPR/Cas9系統(tǒng)在定點(diǎn)編輯基因時仍存在一個最大的弊端，就是有很大概率會造成其他一些非目的基因序列的錯誤剪接和編輯，請嘗試分析其原因_______________。

【答案】磷酸二酯鍵 限制/限制性核酸內(nèi)切 堿基互補(bǔ)配對 PCR 耐高溫 Cas9（蛋白） 農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化/農(nóng)桿菌 種類、數(shù)目、排列順序 其他基因序列也可能含有能與SgRNA互補(bǔ)配對的序列，造成SgRNA和Cas9的錯誤結(jié)合并且剪切

【解析】

基因工程技術(shù)的基本步驟：

（1）目的基因的獲�。悍椒ㄓ袕幕蛭膸熘蝎@取、利用PCR技術(shù)擴(kuò)增和人工合成。

（2）基因表達(dá)載體的構(gòu)建：是基因工程的核心步驟，基因表達(dá)載體包括目的基因、啟動子、終止子和標(biāo)記基因等。

（3）將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞：根據(jù)受體細(xì)胞不同，導(dǎo)入的方法也不一樣．將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞的方法有農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、基因槍法和花粉管通道法；將目的基因?qū)雱游锛?xì)胞最有效的方法是顯微注射法；將目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞的方法是感受態(tài)細(xì)胞法。

（4）目的基因的檢測與鑒定：

分子水平上的檢測：

①檢測轉(zhuǎn)基因生物染色體的DNA是否插入目的基因--DNA分子雜交技術(shù)；

②檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA--分子雜交技術(shù)；

③檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)--抗原-抗體雜交技術(shù)。

個體水平上的鑒定：抗蟲鑒定、抗病鑒定、活性鑒定等。

（1）Cas9蛋白能剪切特定DNA片段，這與限制酶的功能相似，可催化DNA中磷酸二酯鍵水解。

（2）要確定RuBisCo基因中的待編輯序列，可根據(jù)堿基互補(bǔ)配對原則設(shè)計(jì)引物，通過 PCR技術(shù)擴(kuò)增相應(yīng)的基因序列，作為編碼特定sgRNA的模板。該技術(shù)所需的Taq酶能耐高溫，使整個反應(yīng)體系中DNA解鏈、退火、鏈的延伸都能快速進(jìn)行。

（3）要構(gòu)建CRISPR/Cas9表達(dá)載體，需要將擴(kuò)增獲得的DNA片段與Cas9蛋白基因共同導(dǎo)入到質(zhì)粒載體，將表達(dá)載體導(dǎo)入植物細(xì)胞通常采用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法。若檢測到受體細(xì)胞中組成RuBisCo酶的氨基酸種類、數(shù)目、排列順序發(fā)生了符合預(yù)期的改變，則表明基因編輯成功。

（4）因其他基因序列也可能含有能與SgRNA互補(bǔ)配對的序列，造成SgRNA和Cas9的錯誤結(jié)合并且剪切，這會導(dǎo)致CRISPR/Cas9系統(tǒng)在定點(diǎn)編輯基因時有很大概率會造成其他一些非目的基因序列的錯誤剪接和編輯。

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中生物 來源： 題型：

【題目】下圖是探究酵母菌進(jìn)行呼吸方式類型的裝置，下列敘述錯誤的是（ ）

A.若裝置1中的液滴左移，裝置2中的液滴不動，說明酵母菌只進(jìn)行有氧呼吸

B.若裝置1中的液滴不移動，裝置2中的液滴右移，說明酵母菌只進(jìn)行無氧呼吸

C.若裝置1中的液滴左移，裝置2中的液滴右移，說明酵母菌既進(jìn)行有氧呼吸又進(jìn)行無氧呼吸

D.若裝置1、2中的液滴均不移動，說明酵母菌無氧呼吸產(chǎn)生乳酸

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科目：高中生物 來源： 題型：

【題目】已知某RNA病毒包膜表面的S蛋白負(fù)責(zé)病毒的吸附、融合和侵入宿主細(xì)胞，也是誘導(dǎo)宿主體液免疫反應(yīng)的抗原。針對該病毒的S蛋白研制疫苗和抗體的部分流程如下圖。回答下列問題：

（1）過程①提取該抗原的RNA并將RNA____形成DNA。要獲得大量的病毒基因可利用PCR技術(shù)擴(kuò)增，其前提是要有一段已知S蛋白基因的脫氧核苷酸序列，以便____。

（2）過程③中，常利用改造后的腺病毒來充當(dāng)載體攜帶S蛋白基因，則改造后的腺病毒能作為載體需具備的條件有____（答出兩點(diǎn)即可），拼裝S蛋白基因重組載體所需的工具酶有____。

（3）提取的S蛋白可作為疫苗使用，選擇以病毒包膜的S蛋白作為疫苗比開發(fā)減毒病毒作為疫苗更安全，主要原因是____。

（4）通過過程⑦獲得的X稱為____，其產(chǎn)物的主要優(yōu)點(diǎn)有____（答出兩點(diǎn)即可）。

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科目：高中生物 來源： 題型：

【題目】果實(shí)在成熟過程中，所含的貯藏物進(jìn)行代謝轉(zhuǎn)化，果實(shí)逐漸變甜。圖A中I、Ⅱ兩條曲線分別表示果實(shí)成熟過程中兩種物質(zhì)含量的變化趨勢。取成熟到第X天和第Y天的等量果肉，分別加等量的蒸餾水制成提取液。然后在a、b試管中各加5 mL第X天的提取液，在c、d試管中各加5 mL第Y天的提取液，如圖B。

下列對于該實(shí)驗(yàn)的一些分析，正確的是 （ ）

A.向a、c試管加入碘液后，c試管中藍(lán)色更深

B.曲線Ⅰ表示還原性糖，曲線Ⅱ表示淀粉

C.向b、d試管加入斐林試劑，試管d顏色更深

D.在果實(shí)成熟過程中，淀粉不斷轉(zhuǎn)變成還原性糖

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科目：高中生物 來源： 題型：

【題目】人體下丘腦是體溫調(diào)節(jié)中樞，圖示中A表示在不同體溫時下丘腦冷敏神經(jīng)元產(chǎn)生神經(jīng)沖動的頻率，B表示熱敏神經(jīng)元相應(yīng)變化，回答下列問題：

（1）體溫調(diào)節(jié)過程的實(shí)質(zhì)是在__________調(diào)節(jié)和體液調(diào)節(jié)的作用下，人體保持產(chǎn)熱和__________相對平衡的過程。

（2）圖示中A、B實(shí)線的交點(diǎn)所對應(yīng)的溫度可理解為正常情況下的體溫值（體溫調(diào)定點(diǎn)），如果體溫低于該值，通過調(diào)節(jié)使皮膚毛細(xì)血管__________、汗腺分泌減少，以減緩散熱速度，同時__________等激素（填出一種即可）分泌量增加。

（3）病原體侵入人體后引發(fā)的免疫反應(yīng)會產(chǎn)生一些致熱原。由圖可知，致熱原導(dǎo)致下丘腦__________產(chǎn)生神經(jīng)沖動的頻率減弱、__________產(chǎn)生神經(jīng)沖動的頻率增強(qiáng)，使下丘腦體溫調(diào)節(jié)中樞的__________升高，最終導(dǎo)致人體出現(xiàn)“發(fā)熱”現(xiàn)象。

（4）據(jù)圖分析，人體“發(fā)熱”前常常主觀上感覺寒冷的原因是__________。

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科目：高中生物 來源： 題型：

【題目】[生物——選修3：現(xiàn)代生物科技專題]

某種熒光蛋白（GFP）在紫外光或藍(lán)光激發(fā)下會發(fā)出綠色熒光，這一特性可用于檢測細(xì)胞中目的基因的表達(dá)。某科研團(tuán)隊(duì)將某種病毒的外殼蛋白（L1）基因連接在GFP基因的5′末端，獲得了L1-GFP融合基因（簡稱為甲），并將其插入質(zhì)粒P0，構(gòu)建了真核表達(dá)載體P1，其部分結(jié)構(gòu)和酶切位點(diǎn)的示意圖如下，圖中E1~E4四種限制酶產(chǎn)生的黏性末端各不相同。

回答下列問題：

（1）據(jù)圖推斷，該團(tuán)隊(duì)在將甲插入質(zhì)粒P0時，使用了兩種限制酶，這兩種酶是______。使用這兩種酶進(jìn)行酶切是為了保證 ______，也是為了保證______。

（2）將P1轉(zhuǎn)入體外培養(yǎng)的牛皮膚細(xì)胞后，若在該細(xì)胞中觀察到了綠色熒光，則說明L1基因在牛的皮膚細(xì)胞中完成了_____和______過程。

（3）為了獲得含有甲的牛，該團(tuán)隊(duì)需要做的工作包括：將能夠產(chǎn)生綠色熒光細(xì)胞的_____移入牛的______中、體外培養(yǎng)、胚胎移植等。

（4）為了檢測甲是否存在于克隆牛的不同組織細(xì)胞中，某同學(xué)用PCR方法進(jìn)行鑒定。在鑒定時應(yīng)分別以該牛不同組織細(xì)胞中的______（填“mRNA”“總RNA”或“核DNA”）作為PCR模板。

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科目：高中生物 來源： 題型：

【題目】某研究人員利用去掉尖端的燕麥幼苗，所做的實(shí)驗(yàn)及結(jié)果如下圖。該實(shí)驗(yàn)說明(　　)

A.瓊脂能促進(jìn)植物生長

B.單側(cè)光是引起植物生長的原因

C.生長素能促進(jìn)植物生長

D.幼苗尖端下部是感光部位

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科目：高中生物 來源： 題型：

【題目】如圖為有限環(huán)境中某一種群增長的曲線，下列有關(guān)敘述正確的是

A.K值是環(huán)境條件下允許達(dá)到的種群數(shù)量最大值

B.在K值時，種群的增長速率最大

C.如果考慮遷入、遷出等其他因素，在K值時出生率等于死亡率

D.假設(shè)這是魚的種群，當(dāng)種群達(dá)到K值時開始捕撈，可持續(xù)獲得最高產(chǎn)量

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科目：高中生物 來源： 題型：

【題目】下圖表示某豆科植物葉肉細(xì)胞中三磷酸甘油酸的相對含量在夏季某天24h內(nèi)（有一段時間烏云遮蔽）的變化趨勢。下列有關(guān)敘述正確的是

A. 葉肉細(xì)胞進(jìn)行光合作用的區(qū)間是BG段所對應(yīng)的時間

B. 與F點(diǎn)相比，G點(diǎn)葉綠體中RuBP的含量較低

C. 烏云消失的時間可能是曲線上D點(diǎn)對應(yīng)的時刻

D. 該植物在24小時內(nèi)有機(jī)物含量一定增加

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同步練習(xí)冊答案