冲刺卷10-2021高考生物三轮冲刺卷综合题专练

2021高考生物三轮冲刺卷综合题专练（十） 1．Cre-loxP系统能够实现特定基因的敲除，其技术过程如图1所示。科学家把几种荧光蛋白基因和Cre酶能识别并切割的序列（loxP1和loxP2）串在一起，构建如图2所示的表达载体T，在Cre酶的帮助下，一部分荧光蛋白基因会被随机地“剪掉”，而剩下的部分得以表达，这样就可以随机呈现不同的颜色。这种利用荧光蛋白“点亮”神经元的大脑成像技术被称为“脑彩虹”，能帮助科学家了解大脑。 （1）构建表达载体T需要用到_________酶，常用_________法将表达载体T导人小鼠的_________中，获得细胞中含一个表达载体T的转基因小鼠a（不含Cre酶）。小鼠a的脑组织细胞和其他组织细胞的色彩分别是_________和_________。 （2）已知两个loxP1之间或两个loxP2之间的基因，最多会被Cre酶敲除一次。研究者将Cre酶基因与病毒基因重组构建Cre病毒，然后将Cre病毒注入小鼠A体内，出现“脑彩虹”现象，小鼠A的一个脑细胞的色彩为_________。 （3）利用上述技术可以培育能够在一个细胞内随机出现两种颜色的“脑彩虹”小鼠，请依据题目信息，简要写出设计思路_________。 【答案】限制酶和DNA连接 显微注射 受精卵 红色 无色 红色或黄色或蓝色 设法使小鼠脑组织细胞内有2个相同表达载体T，Cre酶对每个DNA片段随机剪切，因而细胞的颜色由细胞内两种荧光蛋白的颜色叠加而成 【详解】 (1)基因表达载体构建过程中需要限制酶和DNA连接酶两种工具酶处理。将目的基因导入动物细胞，常用显微注射法。由图2中提示仅表达与启动子相邻的荧光蛋白基因可知，含图二的表达载体T的小鼠a(不含Cre酶) 的脑组织细胞色彩为红色，其他组织细胞色彩为无色。 (2)小鼠A有编码红、黄、蓝荧光蛋白的基因，loxP1、loxP2位置如图二黑白 三角符号所示，两个loxP1和两个loxP2之间的基因最多会被Cre酶敲除— 次，将含Cre酶的病毒注入小鼠体内，Cre酶表达情况不同，识别的loxP不 同，则有可能未敲除荧光蛋白基因，此时为红色;也有可能敲除两个loxP1 之间的红色荧光蛋白基因，此时为黄色;有可能敲除两个loxP2之间的红色 和黄色荧光蛋白基因，此时为蓝色。因而不同脑细胞会差异表达红色、黄色或蓝色荧光蛋白基因。 (3)在一个细胞内随机出现两种或两种以上颜色叠加，依据题目信息，可设 计思路为:―设法使小鼠脑组织细胞内有多个相同的图2所示DNA片段， Cre酶对每个DNA片段随机剪切，因而细胞的颜色由细胞内多个荧光蛋白 的颜色叠加而成。 2．2020年两位女科学家埃玛纽埃尔·卡彭蒂娜和詹妮弗·杜德娜因发现“CRISPR / Cas9基因剪刀”而获得2020年诺贝尔化学奖。CRISPR/Cas9 系统可对基因组进行定点编辑，其工作原理如图1所示。该系统主要包含单链向导RNA和Cas9蛋白两个部分，能特异性识别并结合特定的DNA序列，从而引导Cas9蛋白到相应位置并剪切DNA，最终实现对靶基因序列的编辑。请回答下列问题： （1）LMNA基因编码的核纤层蛋白与维持细胞核正常形态有关。科研人员利用CRISPR/Cas9技术对体外培养的HepG2 （人源肺癌细胞）细胞株进行基因编辑，获得了LMNA基因敲除的稳定细胞系。 用下图2中的质粒以及含Cas9-sgRNA拼接基因的DNA片段构建表达载体时，应选用_____________________进行酶切。将构建好的表达载体与用__________________处理的细菌置于适宜反应体系中培养。然后将培养的细菌涂布于含__________________的平板培养基上，37℃培养，24h 后挑取菌落，提取质粒作为模板，选择图3中引物组合________和______，通过PCR和电泳技术鉴定是否重组成功。 （2）用鉴定成功的工程菌对HepG2细胞进行转染，培养三天后收集HepG2细胞，提取基因组，对其碱基序列进行检测，判断Cas9-sgRNA拼接基因是否导入成功。若从细胞水平进行检测，可以检测HepG2细胞数目增长量或___________________。 （3）华人科学家张锋是首个将CRISPR基因编辑技术应用于哺乳动物和人类细胞的科学家，为此项技术广泛应用于生命科学和医学领域做出了不可磨灭的贡献。但是更多的学者提出了CRISRP/Cas9基因编辑技术有时存在编辑对象出错而造成“脱靶”，实验发现sgRNA的序列长短影响成功率，越短脱靶率越___________________，脱靶最可能的原因是__________________。 【答案】EcoRI Ca2+（CaCl2） 嘌呤霉