阅读以下材料,回答(1)〜(4)
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(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。
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 重组DNA分子(重组质粒,基因表达载体)重组DNA分子(重组质粒,基因表达载体),并导入受体细胞。Cas9蛋白与 限制(性核酸内切)限制(性核酸内切)酶的功能相似。
(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?③③(选填①、②、③)。
(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 设计两个gRNA,使之分别与靶基因的上下游序列互补,并在相应的酶(Cas9或限制酶)的作用下,将目的基因切除设计两个gRNA,使之分别与靶基因的上下游序列互补,并在相应的酶(Cas9或限制酶)的作用下,将目的基因切除。
(4)实验发现,CRISRP/Cas9基因编辑技术有时存在编辑对象出错而造成“脱靶”,gRNA的序列越短脱靶率越高。试分析脱靶最可能的原因:非基因编辑对象也可能含有与gRNA配对的碱基序列,造成gRNA选错对象与之错误结合而脱靶(其他DNA序列也含有与引导RNA互补配对的序列,造成引导RNA错误结合而脱靶)非基因编辑对象也可能含有与gRNA配对的碱基序列,造成gRNA选错对象与之错误结合而脱靶(其他DNA序列也含有与引导RNA互补配对的序列,造成引导RNA错误结合而脱靶)。
【考点】基因工程的操作过程综合.
【答案】重组DNA分子(重组质粒,基因表达载体);限制(性核酸内切);③;设计两个gRNA,使之分别与靶基因的上下游序列互补,并在相应的酶(Cas9或限制酶)的作用下,将目的基因切除;非基因编辑对象也可能含有与gRNA配对的碱基序列,造成gRNA选错对象与之错误结合而脱靶(其他DNA序列也含有与引导RNA互补配对的序列,造成引导RNA错误结合而脱靶)
【解答】
【点评】
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发布:2024/6/27 10:35:59组卷:13引用:1难度:0.5
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