Question

10．科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，細(xì)菌DNA序列中儲(chǔ)存了很多來(lái)自不同噬菌體的小片段DNA（被稱為CRISPR），功能如圖1．哺乳動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)不具有該基因片段和相關(guān)功能．真核細(xì)胞內(nèi)的DNA出現(xiàn)斷裂后，細(xì)胞具有結(jié)合同源DNA并以其為模板修復(fù)斷裂DNA的功能，過(guò)程如圖2．

（1）據(jù)圖1可知，同種噬菌體再次侵染時(shí)，細(xì)菌的Cas基因及小片段DNA表達(dá)產(chǎn)物組成一種復(fù)合物，將入侵的噬菌體DNA切斷使其失效．在該過(guò)程中，復(fù)合體上的crRNA起到識(shí)別的作用，進(jìn)而Cas9蛋白起切割噬菌體DNA的作用．由此可見(jiàn)，細(xì)菌這種抵抗噬菌體的功能相當(dāng)于哺乳動(dòng)物體內(nèi)的特異性免疫功能（填“非特異性免疫”或“特異性免疫”）．
（2）結(jié)合圖1和圖2所示過(guò)程的原理，實(shí)驗(yàn)人員成功將基因A精確導(dǎo)入到絨山羊細(xì)胞內(nèi)甲、乙兩個(gè)基因之間，并和綠色熒光蛋白基因一起表達(dá)，避免了傳統(tǒng)基因工程所引發(fā)的目的基因隨機(jī)插入宿主細(xì)胞的安全問(wèn)題．該技術(shù)稱為CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)，其操作步驟如下：
第一步，切割．在一個(gè)基因表達(dá)載體上需要加入根據(jù)Cas9基因和切割部位（或斷裂部位、或特定的crRNA逆轉(zhuǎn)錄形成的基因）序列設(shè)計(jì)合成的DNA片段，從而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)切割絨山羊DNA；
第二步，連接．另一個(gè)基因表達(dá)載體上需要加入甲基因片段、乙基因片段、A基因、綠色熒光蛋白基因四種DNA片段，以作為修復(fù)斷裂DNA的模板，這4種基因片段在載體上的排列順序應(yīng)是D．
A．甲基因一乙基因一A基因一綠色熒光蛋白基因
B．甲基因一A基因一乙基因一綠色熒光蛋白基因
C．乙基因一A基因一甲基因一綠色熒光蛋白基因
D．甲基因一A基因一綠色熒光蛋白基因一乙基因
（3）除了精確導(dǎo)入目的基因外，推測(cè)“CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)”還能實(shí)現(xiàn)的功能有ABCD（多選）
A．去除細(xì)胞內(nèi)的特定基因          B．使細(xì)胞發(fā)生基因突變
C．使細(xì)胞發(fā)生基因重組            D．使細(xì)胞發(fā)生染色體變異．

Answer 1

分析 分析圖1：同種噬菌體再次侵染時(shí)，細(xì)菌的Cas基因及小片段DNA表達(dá)產(chǎn)物組成一種復(fù)合物，將入侵的噬菌體DNA切斷使其失效．
分析圖2：圖2表示真核細(xì)胞內(nèi)的DNA出現(xiàn)斷裂后，細(xì)胞具有結(jié)合同源DNA并以其為模板修復(fù)斷裂DNA的功能．

解答 解：（1）據(jù)圖1可知，同種噬菌體再次侵染時(shí)，細(xì)菌的Cas基因及小片段DNA表達(dá)產(chǎn)物組成一種復(fù)合物，將入侵的噬菌體DNA切斷使其失效．在該過(guò)程中，復(fù)合體上的crRNA的作用識(shí)別噬菌體DNA，Cas9蛋白的作用是切割噬菌體DNA．該過(guò)程中涉及到crRNA特異性識(shí)別噬菌體DNA的果醋，因此細(xì)菌這種抵抗噬菌體的功能相當(dāng)于哺乳動(dòng)物體內(nèi)的特異性免疫功能．
（2）根據(jù)第（1）題可知，CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)具有特異性，因此要精準(zhǔn)切割絨山羊DNA，需要在一個(gè)基因表達(dá)載體上加入根據(jù)Cas9基因和切割部位（或斷裂部位、或特定的crRNA逆轉(zhuǎn)錄形成的基因）序列設(shè)計(jì)合成的DNA片段；要將基因A精確導(dǎo)入到絨山羊細(xì)胞內(nèi)甲、乙兩個(gè)基因之間，并和綠色熒光蛋白基因一起表達(dá)，則這4種基因片段在載體上的排列順序應(yīng)是：甲基因一A基因一綠色熒光蛋白基因一乙基因．
（3）除了精確導(dǎo)入目的基因外，“CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)”還能實(shí)現(xiàn)的功能有：去除細(xì)胞內(nèi)的特定基因、使細(xì)胞發(fā)生基因突變（如去除特點(diǎn)的堿基序列）、使細(xì)胞發(fā)生基因重組（如第（2）題中涉及的例子）、使細(xì)胞發(fā)生染色體變異（如去除特定的基因會(huì)導(dǎo)致染色體變異）．
故答案為：
（1）識(shí)別     特異性免疫
（2）Cas9基因      切割部位（或斷裂部位、或特定的crRNA逆轉(zhuǎn)錄形成的基因）     D
（3）ABCD

點(diǎn)評(píng) 本題結(jié)合圖解，考查基因工程的相關(guān)知識(shí)，要求考生識(shí)記基因工程的原理及操作步驟，掌握各操作步驟中需要注意的細(xì)節(jié)，能結(jié)合圖中信息準(zhǔn)確答題，有一定的難度．