Question

2．CRISPR/Cas9 系统作为新一代基因编辑工具，具有操作简便、效率高、成本低的特点．该系统由Cas9和单导向RNA（sgRNA）构成．Cas9是一种核酸内切酶，它和sgRNA构成的复合体能与DNA分子上的特定序列结合，并在PAM序列（几乎存在于所有基因）上游切断DNA双链（如图所示）．DNA被切断后，细胞会启动DNA损伤修复机制．在此基础上如果为细胞提供一个修复模板，细胞就会按照提供的模板在修复过程中引入片段插入或定点突变，从而实现基因的编辑．

（1）真核细胞中没有编码Cas9的基因，可利用基因工程的方法构建基因表达载体，将Cas9基因导入真核细胞．Cas9是在细胞中的核糖体合成的，而sgRNA的合成需要RNA聚合酶的催化．
（2）如图所示，CRISPR/Cas9系统发挥作用时，sgRNA分子的序列与基因组DNA中特定碱基序列因为碱基序列互补所以能结合在一起，然后由Cas9催化磷酸二酯键水解，从而使DNA分子断裂．
（3）一般来说，在使用CRISPR/Cas9系统对不同基因进行编辑时，应使用Cas9和不同（填“相同”或“不同”）的sgRNA进行基因的相关编辑．
（4）通过上述介绍，你认为基于CRISPR/Cas9系统的基因编辑技术在基因治疗、基因水平进行动植物的育种、研究基因的功能等等方面有广阔的应用前景．（至少答出两点）

Answer 1

分析 1、中心法则：（1）遗传信息可以从DNA流向DNA，即DNA的复制；（2）遗传信息可以从DNA流向RNA，进而流向蛋白质，即遗传信息的转录和翻译．后来中心法则又补充了遗传信息从RNA流向RNA以及从RNA流向DNA两条途径．
2、基因工程的基本操作程序有四步：①目的基因的获取，②基因表达载体的构建，③将目的基因导入受体细胞，④目的基因的检测与鉴定．

解答 解：（1）真核细胞中没有编码Cas9的基因，可利用基因工程的方法构建基因表达载体，将Cas9基因导入真核细胞．Cas9的化学本质是蛋白质，蛋白质的合成场所为核糖体，而sgRNA的合成需要转录过程中的RNA聚合酶的催化．
（2）如图所示，CRISPR/Cas9系统发挥作用时，sgRNA分子的序列与基因组DNA中特定碱基序列因为碱基序列互补所以能结合在一起．要使DNA分子断裂，需要由Cas9催化脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键水解．
（3）根据碱基互补配对原则，在使用CRISPR/Cas9系统对不同基因进行编辑时，应使用Cas9和不同的sgRNA进行基因的相关编辑．
（4）通过上述介绍，基于CRISPR/Cas9系统的基因编辑技术在基因治疗、基因水平进行动植物的育种、研究基因的功能等等方面有广阔的应用前景．
故答案为：
（1）基因表达载体    核糖体RNA聚合
（2）碱基序列互补    磷酸二酯键
（3）不同
（4）基因治疗、基因水平进行动植物的育种、研究基因的功能等

点评 本题考查了基因工程的有关知识，要求考生能够掌握基因工程的操作步骤，识记基因工程的操作工具，能够结合图示以及所学知识准确答题，难度适中．