Question

【题目】现代生物技术

中国科学院神经科学研究所利用 CRISPR-Cas9 基因编辑技术（图 1）构建了一批敲除调控生物节律关键基因 BMAL1 的生物节律紊乱猕猴，作为抗失眠治疗研究的动物模型。

（CRISPR-Cas9 基因编辑的工作原理）

CRISPR-Cas9 基因编辑系统由单链向导RNA（sgRNA）和Cas9 蛋白组成，其中 sgRNA 的碱基序列可以人为任意设计，当其与靶 DNA 上某序列发生局部互补结合时，Cas9 蛋白就可以像“剪刀”一样切断此处的DNA 序列。

（1）sgRNA 和Cas9 蛋白组成的系统，在功能上最接近于_____。

A. DNA 水解酶 B. RNA 聚合酶 C. 限制性内切酶 D. 限制性外切酶

（2）图 2 所示为 DNA 分子局部结构示意图，方框中所示结构称为____________________________， Cas9 蛋白的作用位点是图 2 中的________________________（选填①、②或③）。在使用 CRISPR-Cas9技术从靶基因中切除一个片段后，细胞需对 DNA 分子上产生的断裂切口进行连接修复， 参与这一修复过程的酶在功能上最接近于_________。

A. DNA 聚合酶 B. RNA 聚合酶 C. DNA 连接酶 D. RNA 连接酶

（3）在构建 BMAL1 基因敲除的生物节律紊乱猕猴时，应通过何种技术将 CRISPR-Cas9基因编辑系统导入猕猴的何种细胞_______________。

A. 干细胞技术、受精卵 B. 干细胞技术、去核卵细胞

C. 显微注射技术、受精卵 D. 显微注射技术、去核卵细胞

（生物节律紊乱猕猴的批量生产）

中国科学院神经科学研究所采用 CRISPR-Cas9 基因编辑技术所获得的第一代生物节律紊乱猕猴中，个体之间 BMAL1 基因被编辑的程度各不相同，导致每只猕猴所表现出的生物节律紊乱程度存在差异。

（4）科学家认为，第一代生物节律紊乱猕猴无法直接作为抗生物节律失常治疗研究的动物模型，请从实验设计基本原则的角度分析其原因___________________为了克服这一局限，在第一代生物节律紊乱猕猴基础上构建第二代能够直接用作抗生物节律失常治疗研究的动物模型时，应借助的现代生物技术是__________________。

Answer 1

【答案】C （腺嘌呤）脱氧核苷酸 ② C C 每一只猕猴的生物节律紊乱程度都不同，既无法基于单一变量原则研究比较不同治疗方案的优劣，也无法基于平行重复原则对同一治疗方案的疗效多次实验取平均值 取某一具有特定生物节律紊乱程度的猕猴体细胞核若干，通过细胞核移植技术克隆出若干与其具有相同性状的第二代猕猴

【解析】

分析图1：图1为CRISPR-Cas9基因编辑的工作原理，sgRNA和Cas9蛋白组成的系统中sgRNA的碱基序列可以人为任意设计，当其与靶DNA上某序列发生局部互补结合时，Cas9蛋白就可以像“剪刀”一样切断此处的DNA序列。

分析图2：图2为DNA分子片段，其中方框中为腺嘌呤脱氧核苷酸，①为氢键，②为脱氧核苷酸之间磷酸二酯键，③为脱氧核苷酸内部的磷酸二酯键。

（1）sgRNA和Cas9蛋白组成的系统中sgRNA的碱基序列可以人为任意设计，当其与靶DNA上某序列发生局部互补结合时，Cas9蛋白就可以像“剪刀”一样切断此处的DNA序列。由此可见，其在功能上最接近于限制性内切酶，故选C。

（2）图2所示为DNA分子局部结构示意图，其中方框中所示结构称为腺嘌呤脱氧核苷酸；Cas9蛋白的作用位点是脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键，即图2中的②；在使用CRISPR-Cas9技术从靶基因中切除一个片段后，细胞需对DNA分子上产生的断裂切口进行连接修复，参与这一修复过程的酶在功能上最接近于DNA连接酶，故选C。

（3）将目的基因导入动物细胞常用的方法是显微注射法；由于受精卵的全能性最高，因此应该将目的基因导入受精卵中，故选C。

（4）科学家认为，第一代生物节律紊乱猕猴无法直接作为抗生物节律失常治疗研究的动物模型，原因是每一只猕猴的生物节律紊乱程度都不同，既无法基于单一变量原则研究比较不同治疗方案的优劣，也无法基于平行重复原则对同一治疗方案的疗效多次实验取平均值；为了克服这一局限，在第一代生物节律紊乱猕猴基础上构建第二代能够直接用作抗生物节律失常治疗研究的动物模型时，应借助核移植技术，即取某一具有特定生物节律紊乱程度的猕猴体细胞核若干，通过细胞核移植技术克隆出若干与其具有相同性状的第二代猕猴。