Question

2．CRISPR/Cas9 系統(tǒng)作為新一代基因編輯工具，具有操作簡便、效率高、成本低的特點．該系統(tǒng)由Cas9和單導向RNA（sgRNA）構成．Cas9是一種核酸內切酶，它和sgRNA構成的復合體能與DNA分子上的特定序列結合，并在PAM序列（幾乎存在于所有基因）上游切斷DNA雙鏈（如圖所示）．DNA被切斷后，細胞會啟動DNA損傷修復機制．在此基礎上如果為細胞提供一個修復模板，細胞就會按照提供的模板在修復過程中引入片段插入或定點突變，從而實現(xiàn)基因的編輯．

（1）真核細胞中沒有編碼Cas9的基因，可利用基因工程的方法構建基因表達載體，將Cas9基因導入真核細胞．Cas9是在細胞中的核糖體合成的，而sgRNA的合成需要RNA聚合酶的催化．
（2）如圖所示，CRISPR/Cas9系統(tǒng)發(fā)揮作用時，sgRNA分子的序列與基因組DNA中特定堿基序列因為堿基序列互補所以能結合在一起，然后由Cas9催化磷酸二酯鍵水解，從而使DNA分子斷裂．
（3）一般來說，在使用CRISPR/Cas9系統(tǒng)對不同基因進行編輯時，應使用Cas9和不同（填“相同”或“不同”）的sgRNA進行基因的相關編輯．
（4）通過上述介紹，你認為基于CRISPR/Cas9系統(tǒng)的基因編輯技術在基因治療、基因水平進行動植物的育種、研究基因的功能等等方面有廣闊的應用前景．（至少答出兩點）

Answer 1

分析 1、中心法則：（1）遺傳信息可以從DNA流向DNA，即DNA的復制；（2）遺傳信息可以從DNA流向RNA，進而流向蛋白質，即遺傳信息的轉錄和翻譯．后來中心法則又補充了遺傳信息從RNA流向RNA以及從RNA流向DNA兩條途徑．
2、基因工程的基本操作程序有四步：①目的基因的獲取，②基因表達載體的構建，③將目的基因導入受體細胞，④目的基因的檢測與鑒定．

解答 解：（1）真核細胞中沒有編碼Cas9的基因，可利用基因工程的方法構建基因表達載體，將Cas9基因導入真核細胞．Cas9的化學本質是蛋白質，蛋白質的合成場所為核糖體，而sgRNA的合成需要轉錄過程中的RNA聚合酶的催化．
（2）如圖所示，CRISPR/Cas9系統(tǒng)發(fā)揮作用時，sgRNA分子的序列與基因組DNA中特定堿基序列因為堿基序列互補所以能結合在一起．要使DNA分子斷裂，需要由Cas9催化脫氧核苷酸之間的磷酸二酯鍵水解．
（3）根據(jù)堿基互補配對原則，在使用CRISPR/Cas9系統(tǒng)對不同基因進行編輯時，應使用Cas9和不同的sgRNA進行基因的相關編輯．
（4）通過上述介紹，基于CRISPR/Cas9系統(tǒng)的基因編輯技術在基因治療、基因水平進行動植物的育種、研究基因的功能等等方面有廣闊的應用前景．
故答案為：
（1）基因表達載體    核糖體RNA聚合
（2）堿基序列互補    磷酸二酯鍵
（3）不同
（4）基因治療、基因水平進行動植物的育種、研究基因的功能等

點評 本題考查了基因工程的有關知識，要求考生能夠掌握基因工程的操作步驟，識記基因工程的操作工具，能夠結合圖示以及所學知識準確答題，難度適中．