杜氏肌营养不良症(DMD)是单基因遗传病,此病会造成患者包括骨骼肌和心肌等全身肌肉退化,一般在3~5岁时开始发病,20~30岁因呼吸衰竭而死亡。图1为某DMD家系谱,相关基因用D、d表示。真核生物基因的编码区中对应成熟RNA的序列被称为外显子,每个基因有多个外显子。大约13%DMD患者的D基因在外显子45和50之间的区域有突变,这会使外显子51及之后的序列表达异常,从而阻止正常D蛋白的产生。研究人员为探索这类DMD的临床治疗方案,对一种DMD模型犬进行基因编辑。该DMD模型犬缺失外显子50(△Ex50)导致外显子51中出现终止密码对应的序列。研究人员利用基因编辑技术CRISPR/Cas9对DMD模型犬外显子51进行切割,以期跳过外显子51,产生一个缩短但仍有功能的D蛋白,过程如图2所示。请回答:

(1)DMD最可能的遗传方式是 伴X染色体隐性遗传伴X染色体隐性遗传,家系图中一定是致病基因携带者的是 Ⅰ4和Ⅱ2Ⅰ4和Ⅱ2。
(2)研究表明Ⅲ代患者的D基因部分碱基缺失,这种变异类型属于 基因突变基因突变。研究还发现,多个DMD患者家系中D基因不同位置发生碱基替换、重复或缺失,说明这种变异具有 随机性或不定向性随机性或不定向性的特点。
(3)CRISPR/Cas9复合体由两部分组成,一部分是可以切割基因的“手术刀”Cas9蛋白,另一部分是gRNA.由图2可知,Cas9蛋白催化断裂的化学键是 磷酸二酯键磷酸二酯键,gRNA的主要功能是 通过碱基互补配对原则特异性结合目标DNA序列通过碱基互补配对原则特异性结合目标DNA序列。
(4)将带有CRISPR/Cas9相应DNA序列的腺病毒注射进DMD模型犬的骨骼肌中,6周后,取注射过的肌肉组织进行检测,结果如图3。该实验中,对照组是 正常组(正常犬)正常组(正常犬),检测基因编辑犬的肌肉症状,会发现萎缩症状 减轻减轻。

(5)研究人员的最终目的是修正全身的肌肉组织,需通过 静脉注射静脉注射(肌肉注射或静脉注射)将CRISPR/Cas9相应DNA序列的腺病毒运送到全身,CRISPR/Cas9相应DNA序列需使用肌肉特异性启动子驱动表达,原因是 CRISPR/Cas9表达系统只在肌肉组织细胞中发挥作用,避免伤害到其他细胞的基因组CRISPR/Cas9表达系统只在肌肉组织细胞中发挥作用,避免伤害到其他细胞的基因组。
【考点】伴性遗传;人类遗传病的类型及危害.
【答案】伴X染色体隐性遗传;Ⅰ4和Ⅱ2;基因突变;随机性或不定向性;磷酸二酯键;通过碱基互补配对原则特异性结合目标DNA序列;正常组(正常犬);减轻;静脉注射;CRISPR/Cas9表达系统只在肌肉组织细胞中发挥作用,避免伤害到其他细胞的基因组
【解答】
【点评】
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