热点微专题13 基因组编辑技术-【热点微专题】备战2023年高考生物微专题解读与训练

热点微专题13 基因组编辑技术 CRISPR/Cas9基因编辑技术能对基因进行定点编辑，其原理是由一条单链向导RNA(SgRNA)引导内切核酸酶Cas9到一个特定的基因位点进行切割(如图)。 CRISPR复合体中的SgRNA的主要功能是与靶向基因(目的基因)上特定碱基序列互补，从而定向引导Cas9蛋白与靶向基因结合，并在特定位点切割DNA。 CRISPR/Cas9基因编辑技术培育转基因生物，与传统的基因工程相比，其明显优点是避免了因目的基因随机插入宿主细胞DNA引起的生物安全性问题。CRISPR/Cas9基因编辑技术在基因治疗、基因水平进行动植物的育种、研究基因的功能等方面有广阔的应用前景。 【高考真题研究】 1、(2021海南卷)CRISPR/Cas9是一种高效的基因编辑技术，Cas9基因表达的Cas9蛋白像一把“分子剪刀”，在单链向导RNA（SgRNA）引导下，切割DNA双链以敲除目标基因或插入新的基因。CRISPR/Cas9基因编辑技术的工作原理如图所示。回答下列问题。 (1)过程①中，为构建CRISPR/Cas9重组质粒，需对含有特定sgRNA编码序列的DNA进行酶切处理，然后将其插入到经相同酶切处理过的质粒上，插入时所需要的酶是 。 (2)过程②中，将重组质粒导入大肠杆菌细胞的方法是 。 (3)过程③～⑤中，SgRNA与Cas9蛋白形成复合体，该复合体中的SgRNA可识别并与目标DNA序列特异性结合，二者结合所遵循的原则是 。随后，Cas9蛋白可切割 序列。 (4)利用CRISPR/Cas9基因编辑技术敲除一个长度为1200bp的基因，在DNA水平上判断基因敲除是否成功所采用的方法是 ，基因敲除成功的判断依据是 。 (5)某种蛋白酶可高效降解羽毛中的角蛋白。科研人员将该蛋白酶基因插入到CRISPR/Cas9质粒中获得重组质粒，随后将其导入到大肠杆菌细胞，通过基因编辑把该蛋白酶基因插入到基因组DNA中，构建得到能大量分泌该蛋白酶的工程菌。据图简述CRISPR/Cas9重组质粒在受体细胞内，将该蛋白酶基因插入到基因组DNA的编辑过程： 。 2、(2016江苏卷)近年诞生的具有划时代意义的CRISPR/Cas9基因编辑技术可简单、准确地进行基因定点编辑。其原理是由一条单链向导RNA引导核酸内切酶Cas9到一个特定的基因位点进行切割。通过设计向导RNA中20个碱基的识别序列，可人为选择DNA上的目标位点进行切割（见右图）。下列相关叙述错误的是( ) A、Cas9蛋白由相应基因指导在核糖体中合成 B、向导RNA中的双链区遵循碱基配对原则 C、向导RNA可在逆转录酶催化下合成 D、若α链剪切点附近序列为…TCCACAATC…则相应的识别序列为…UCCACAAUC… 【模拟题汇编】 1、(2022·山东师范大学附中高三月考)CRISPR/Cas9 系统基因编辑是一种对靶向基因进行特定 DNA 修饰的技术， 其原理是由一个向导RNA(sgRNA)分子引导Cas9 蛋白到一个特定的基因位点进行切割。受此机制启发，科学家们通过设计 sgRNA 中碱基的识别序列，即可人为选择 DNA 上的任一目标位点进行切割(如图所示)。CRISPR/Cas9 系统基因编辑技术有时存在编辑对象出错而造成脱靶。下列相关叙述错误的是(不定项)(　　) A、Cas9 蛋白通过破坏目标DNA 的氢键实现对DNA的切割，与解旋酶的作用类似 B、若脱靶率与sgRNA 序列的长度有关，则 sgRNA 的序列越短脱靶率越高 C、利用此技术对目标基因部分 DNA 片段进行切除可能导致染色体变异 D、sgRNA 的双链区域的碱基互补配对原则与目标基因的双链区域不同 2、(2022·辽宁锦州市高三月考)2020年诺贝尔化学奖——基因组编辑工具CRISPR，后被用于快速检测病毒，效率可以达到几分钟检测一个样品，也用到了新冠病毒检测中。图甲为CRISPR/Cas9基因编辑技术中向导RNA引导Cas9蛋白准确地在目标DNA的特定基因位点进行切割示意图。图乙为切割的某突变的目标基因的片段，箭头“↑”所指处碱基对缺失。下列有关说法错误的是(不定项)(　　) A、目标DNA中存在氢键，向导RNA中无氢键 B、若α链剪切位点附近序列为TAACTCTAA，则相应的识别序列为AUUGAGAUU C、图乙基因在表达过程中涉及3种RNA，且功能各不相同 D、图中基因编辑技术