熱點(diǎn)微專題13基因組編輯技術(shù)CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)能對(duì)基因進(jìn)行定點(diǎn)編輯，其原理是由一條單鏈向?qū)NA(SgRNA)引導(dǎo)內(nèi)切核酸酶Cas9到一個(gè)特定的基因位點(diǎn)進(jìn)行切割(如圖)。CRISPR復(fù)合體中的SgRNA的主要功能是與靶向基因(目的基因)上特定堿基序列互補(bǔ)，從而定向引導(dǎo)Cas9蛋白與靶向基因結(jié)合，并在特定位點(diǎn)切割DNA。CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)培育轉(zhuǎn)基因生物，與傳統(tǒng)的基因工程相比，其明顯優(yōu)點(diǎn)是避免了因目的基因隨機(jī)插入宿主細(xì)胞DNA引起的生物安全性問(wèn)題。CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)在基因治療、基因水平進(jìn)行動(dòng)植物的育種、研究基因的功能等方面有廣闊的應(yīng)用前景?！靖呖颊骖}研究】1、(2021海南卷)CRISPR/Cas9是一種高效的基因編輯技術(shù)，Cas9基因表達(dá)的Cas9蛋白像一把“分子剪刀”，在單鏈向?qū)NA（SgRNA）引導(dǎo)下，切割DNA雙鏈以敲除目標(biāo)基因或插入新的基因。CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)的工作原理如圖所示?；卮鹣铝袉?wèn)題。(1)過(guò)程①中，為構(gòu)建CRISPR/Cas9重組質(zhì)粒，需對(duì)含有特定sgRNA編碼序列的DNA進(jìn)行酶切處理，然后將其插入到經(jīng)相同酶切處理過(guò)的質(zhì)粒上，插入時(shí)所需要的酶是。(2)過(guò)程②中，將重組質(zhì)粒導(dǎo)入大腸桿菌細(xì)胞的方法是。(3)過(guò)程③～⑤中，SgRNA與Cas9蛋白形成復(fù)合體，該復(fù)合體中的SgRNA可識(shí)別并與目標(biāo)DNA序列特異性結(jié)合，二者結(jié)合所遵循的原則是。隨后，Cas9蛋白可切割序列。(4)利用CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)敲除一個(gè)長(zhǎng)度為1200bp的基因，在DNA水平上判斷基因敲除是否成功所采用的方法是，基因敲除成功的判斷依據(jù)是。(5)某種蛋白酶可高效降解羽毛中的角蛋白?？蒲腥藛T將該蛋白酶基因插入到CRISPR/Cas9質(zhì)粒中獲得重組質(zhì)粒，隨后將其導(dǎo)入到大腸桿菌細(xì)胞，通過(guò)基因編輯把該蛋白酶基因插入到基因組DNA中，構(gòu)建得到能大量分泌該蛋白酶的工程菌。據(jù)圖簡(jiǎn)述CRISPR/Cas9重組質(zhì)粒在受體細(xì)胞內(nèi)，將該蛋白酶基因插入到基因組DNA的編輯過(guò)程：。2、(2016江蘇卷)近年誕生的具有劃時(shí)代意義的CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)可簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確地進(jìn)行基因定點(diǎn)編輯。其原理是由一條單鏈向?qū)NA引導(dǎo)核酸內(nèi)切酶Cas9到一個(gè)特定的基因位點(diǎn)進(jìn)行切割。通過(guò)設(shè)計(jì)向?qū)NA中20個(gè)堿基的識(shí)別序列，可人為選擇DNA上的目標(biāo)位點(diǎn)進(jìn)行切割（見右圖）。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A、Cas9蛋白由相應(yīng)基因指導(dǎo)在核糖體中合成B、向?qū)NA中的雙鏈區(qū)遵循堿基配對(duì)原則C、向?qū)NA可在逆轉(zhuǎn)錄酶催化下合成D、若α鏈剪切點(diǎn)附近序列為…TCCACAATC…則相應(yīng)的識(shí)別序列為…UCCACAAUC…【模擬題匯編】1、(2022·山東師范大學(xué)附中高三月考)CRISPR/Cas9系統(tǒng)基因編輯是一種對(duì)靶向基因進(jìn)行特定DNA修飾的技術(shù)，其原理是由一個(gè)向?qū)NA(sgRNA)分子引導(dǎo)Cas9蛋白到一個(gè)特定的基因位點(diǎn)進(jìn)行切割。受此機(jī)制啟發(fā)，科學(xué)家們通過(guò)設(shè)計(jì)sgRNA中堿基的識(shí)別序列，即可人為選擇DNA上的任一目標(biāo)位點(diǎn)進(jìn)行切割(如圖所示)。CRISPR/Cas9系統(tǒng)基因編輯技術(shù)有時(shí)存在編輯對(duì)象出錯(cuò)而造成脫靶。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(不定項(xiàng))()A、Cas9蛋白通過(guò)破壞目標(biāo)DNA的氫鍵實(shí)現(xiàn)對(duì)DNA的切割，與解旋酶的作用類似B、若脫靶率與sgRNA序列的長(zhǎng)度有關(guān)，則sgRNA的序列越短脫靶率越高C、利用此技術(shù)對(duì)目標(biāo)基因部分DNA片段進(jìn)行切除可能導(dǎo)致染色體變異D、sgRNA的雙鏈區(qū)域的堿基互補(bǔ)配對(duì)原則與目標(biāo)基因的雙鏈區(qū)域不同2、(2022·遼寧錦州市高三月考)2020年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)——基因組編輯工具CRISPR，后被用于快速檢測(cè)病毒，效率可以達(dá)到幾分鐘檢測(cè)一個(gè)樣品，也用到了新冠病毒檢測(cè)中。圖甲為CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)中向?qū)NA引導(dǎo)Cas9蛋白準(zhǔn)確地在目標(biāo)DNA的特定基因位點(diǎn)進(jìn)行切割示意圖。圖乙為切割的某突變的目標(biāo)基因的片段，箭頭“↑”所指處堿基對(duì)缺失。下列有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是(不定項(xiàng))()A、目標(biāo)DNA中存在氫鍵，向?qū)NA中無(wú)氫鍵B、若α鏈剪切位點(diǎn)附近序列為TAACTCTAA，則相應(yīng)的識(shí)別序列為AUUGAGAUUC、圖乙基因在表達(dá)過(guò)程中涉及3種RNA，且功能各不相同D、圖中基因編輯技術(shù)中建構(gòu)“編輯基因”的原理是基因突變3、(2022·山東濰坊市高三月考)CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)可簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確地進(jìn)行基因定點(diǎn)編輯，其原理是由一條單鏈向?qū)NA引導(dǎo)Cas9蛋白到一個(gè)特定的基因位點(diǎn)對(duì)特定的DNA序列進(jìn)行切割。通過(guò)設(shè)計(jì)向?qū)NA中20個(gè)堿基的識(shí)別序列，可人為選擇DNA上的目標(biāo)位點(diǎn)進(jìn)行切割(如圖所示)。下列相關(guān)敘述正確的是(不定項(xiàng))()A、Cas9蛋白由相應(yīng)基因指導(dǎo)在核糖體中合成，它具有核酸內(nèi)切酶的特性B、Cas9蛋白借助向?qū)NA對(duì)目標(biāo)DNA分子進(jìn)行定位依賴于堿基互補(bǔ)配對(duì)C、對(duì)不同目標(biāo)基因進(jìn)行編輯時(shí)，可能使用相同的Cas9蛋白和不同的向?qū)NAD、因向?qū)NA堿基序列的特異性，Cas9只能對(duì)人為選定的目標(biāo)位點(diǎn)進(jìn)行切割4、2019年，中國(guó)科學(xué)院神經(jīng)科學(xué)研究所利用CRISPR—Cas9基因編輯技術(shù)，用基因敲除的猴的體細(xì)胞通過(guò)克隆技術(shù)培育出5只克隆疾病猴。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(不定項(xiàng))()A、克隆猴基因組成差異小，可減少個(gè)體差異對(duì)實(shí)驗(yàn)的干擾B、受精卵經(jīng)基因編輯后形成的胚胎都成功發(fā)育為克隆疾病猴C、克隆疾病猴有助于研究該疾病致病機(jī)制和開發(fā)相應(yīng)藥物D、可以運(yùn)用該基因編輯技術(shù)進(jìn)行生殖性克隆人的研究5、CRISPR/Cas9是近年來(lái)生物學(xué)科研的熱門技術(shù),該技術(shù)源于細(xì)菌的一種防御機(jī)制。如圖所示,當(dāng)細(xì)菌感知到噬菌體侵入時(shí),會(huì)通過(guò)sgRNA識(shí)別噬菌體DNA,并通過(guò)Cas9蛋白切斷目標(biāo)DNA,從而起到防御作用。下列關(guān)于該機(jī)制的敘述錯(cuò)誤的是(不定項(xiàng))()A、噬菌體DNA的變化體現(xiàn)了基因突變的不定向性B、sgRNA與目標(biāo)DNA結(jié)合片段中最多含有5種核苷酸C、Cas9蛋白可破壞DNA分子的磷酸二酯鍵D、高倍光學(xué)顯微鏡可觀察到該現(xiàn)象6、CRISPR/Cas9是細(xì)菌和古細(xì)菌在長(zhǎng)期演化過(guò)程中形成的一種適應(yīng)性免疫防御機(jī)制，可用來(lái)對(duì)抗入侵的病毒及外源DNA，受此機(jī)制啟發(fā)，科學(xué)家們研發(fā)了CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)，這是一種對(duì)靶向基因進(jìn)行特定DNA修飾的技術(shù)，其原理是由一個(gè)向?qū)NA分子引導(dǎo)核酸內(nèi)切酶Cas9到一個(gè)特定的基因位點(diǎn)進(jìn)行切割。通過(guò)設(shè)計(jì)向?qū)NA中20個(gè)堿基的識(shí)別序列，可人為選擇DNA上的任一目標(biāo)位點(diǎn)進(jìn)行切割(見下圖)。請(qǐng)據(jù)圖分析回答下列問(wèn)題：(1)CRISPR/Cas9基因編輯復(fù)合體中Cas9蛋白是由相應(yīng)基因指導(dǎo)，在細(xì)胞的__________中合成的，其工作原理是特異性地切斷目標(biāo)DNA的____________(填具體部位)；向?qū)NA中的識(shí)別序列與目標(biāo)DNA的識(shí)別遵循____________________原則，該復(fù)合體中，決定其在DNA上切割位點(diǎn)的是_____________________________________。(2)中國(guó)科學(xué)家從肺癌患者血液中提取某種細(xì)胞，利用CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)加入一個(gè)幫助這種細(xì)胞定向清除腫瘤的新基因序列，然后再把這些細(xì)胞注入患者的血液，以達(dá)到殺死癌細(xì)胞的目的。這些細(xì)胞應(yīng)該是人體的__________，這種治療方法屬于__________(填“體內(nèi)”或“體外”)基因治療。(3)分析上述信息可知，CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)與早期基因工程相比最明顯的優(yōu)勢(shì)是___________________________________________________。7、(2022·湖南高三模擬)CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)可以按照人們的意愿精準(zhǔn)剪切、改變?nèi)我獍谢虻倪z傳信息，對(duì)該研究有突出貢獻(xiàn)的科學(xué)家被授予2020年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。其原理是由一條單鏈向?qū)NA(sgRNA)引導(dǎo)Cas9蛋白到一個(gè)特定的基因位點(diǎn)進(jìn)行切割，從而達(dá)到基因定點(diǎn)敲除、敲入、突變的目的。通過(guò)設(shè)計(jì)向?qū)NA中20個(gè)堿基的識(shí)別序列，可人為選擇DNA上的目標(biāo)位點(diǎn)進(jìn)行切割(如圖所示)。請(qǐng)據(jù)圖分析回答下列問(wèn)題：(1)CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)中，sgRNA是根據(jù)靶基因設(shè)計(jì)的引導(dǎo)RNA，準(zhǔn)確引導(dǎo)Cas9切割與sgRNA配對(duì)的靶基因DNA序列。Cas9借助向?qū)NA對(duì)目標(biāo)DNA分子進(jìn)行精準(zhǔn)定位，依賴于____________________________；Cas9蛋白能對(duì)目標(biāo)位點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確切割，是因?yàn)開__________________，由此可見，Cas9在功能上屬于_______________酶。(2)在使用Cas9對(duì)不同目標(biāo)DNA進(jìn)行編輯時(shí)，應(yīng)使用Cas9蛋白和__________(填“相同”或“不同”)的向?qū)NA進(jìn)行基因編輯。在設(shè)計(jì)向?qū)NA識(shí)別序列時(shí)，若目標(biāo)DNA的α鏈切點(diǎn)附近序列為…GAATCTCCA…，則向?qū)NA上識(shí)別序列為_________________。(3)已知玉米中賴氨酸含量較低，原因是與賴氨酸合成過(guò)程中的兩個(gè)關(guān)鍵酶——天冬氨酸激酶和二氫吡啶二羧酸合成酶的活性，受細(xì)胞內(nèi)賴氨酸濃度影響較大。當(dāng)賴氨酸濃度達(dá)到一定量時(shí)就影響這兩種酶的活性，從而使賴氨酸含量很難提高，不能滿足需求。現(xiàn)使用CRISP