Question

【題目】CRISPR／Cas9系統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(如下圖所示)。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_____________，將Cas9基因導入真核細胞。Cas9是在細胞中的____________合成的，而sgRNA的合成需要____________酶的催化。

（2）如圖所示，CRISPR/Cas9系統發揮作用時，sgRNA分子的序列與基因組DNA中特定堿基序列因為___________所以能結合在一起，然后由Cas9催化____________水解，從而使DNA分子斷裂。

（3）一般來說，在使用CRISPR/Cas9系統對不同基因進行編輯時，應使用Cas9和_____________（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系統的基因編輯技術在_________等方面有廣闊的應用前景。（至少答出兩點）

Answer 1

【答案】 基因表達載體 核糖體 RNA聚合 堿基序列互補 磷酸二酯鍵 不同 基因治療、基因水平進行動植物的育種、研究基因的功能等

【解析】試題分析：本題考查了基因工程的有關知識，識記基因工程的操作步驟和操作工具，再結合圖示以及所學知識準確答題。

（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系統發揮作用時，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）根據堿基互補配對原則，在使用CRISPR/Cas9系統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。