第10单元 热点情境 8.基因编辑技术-【优化探究】2025年高考生物一轮复习高考总复习配套课件（苏教版2019）

生物技术与工程 第十单元 热点情境 　8.基因编辑技术 [高考真题例证] (2023·海南卷，20，节选)基因递送是植物遗传改良的重要技术之一，我国多个实验室合作开发了一种新型基因递送系统(切—浸—生芽Cut-Dip-Budding，简称CDB法)。图1与图2分别是利用常规转化法和CDB法在某植物中递送基因的示意图。 回答下列问题。 已知某酶(PDS)缺失会导致植株白化。某团队构建了用于敲除PDS基因的CRISPR/Cas9基因编辑载体(含有绿色荧光蛋白标记基因)，利用图2中的CDB法将该重组载体导入植株B，长出毛状根，成功获得转化植株B。据此分析，从毛状根中获得阳性毛状根段的方法是_____________ ____________________________，图2中，鉴定导入幼苗中的基因编辑载体是否成功发挥作用的方法是______________________________，依据是_________________________________________________________ _______________________________。 荧光检测选择 带有绿色荧光标记的毛状根 观察幼苗是否表现出白化特征 PDS缺失会导致植株白化，白化苗的出现意味着通过基因编辑 技术成功实现PDS基因的敲除 已知某酶(PDS)缺失会导致植株白化。某团队构建了用于敲除PDS基因的CRISPR/Cas9基因编辑载体(含有绿色荧光蛋白标记基因)，利用图2中的CDB法将该重组载体导入植株B，长出毛状根，成功获得转化植株B，该过程中通过荧光检测选择带有绿色荧光标记的毛状根即为阳性毛状根段，图2中，鉴定导入幼苗中的基因编辑载体是否成功发挥作用的方法是观察幼苗是否表现出白化特征，因为PDS缺失会导致植株白化，而白化苗的出现意味着通过基因编辑技术成功实现PDS基因的敲除。 [知识归纳提炼] 1．基因编辑的含义：对基因进行定点修改，以改变目的基因的序列和功能，进行基因治疗和物种改良。 2．应用最广泛的技术：CRISPR/Cas9 3．CRISPR/Cas9组分及功能 短链RNA(sgRNA、向导RNA) 作为“向导”，部分序列通过碱基互补配对，与目的基因中希望被编辑的DNA序列结合 细菌的核酸酶Cas9 与短链RNA结合，切割与向导RNA结合的DNA，使DNA双链断裂 4．CRISPR/Cas9技术的主要应用 (1)基因敲除。 (2)特异突变引入。 (3)定点转基因。 5．CRISPR/Cas9技术的风险 (1)基因编辑技术本身存在着识别准确性等方面的问题。 (2)对人类基因进行“改造”时要严格遵守法律法规，不能违反人类的伦理道德。 [巩固演练提升] 1．孤独症谱系障碍与SHANK3基因的分子缺陷密切相关，我国科学家利用CRISPR/Cas9基因编辑系统，对猕猴的SHANK3基因进行编辑，首次获得该病的灵长类动物模型。CRISPR/Cas9基因编辑系统的Cas9蛋白通过识别特定核苷酸序列、切除SHANK3基因部分序列，使其失去作用。以下说法错误的是(　　) A．Cas9是一种限制酶，断开SHANK3基因中特定部位的磷酸二酯键 B．对母猴乙注射促性腺激素，使其生殖器官的生理变化与母猴甲同步 C．自然条件下精子在雌性动物的生殖道内获得受精能力，在输卵管中完成受精 D．对卵母细胞、受精卵、早期胚胎的培养，均需一定的CO2浓度维持培养液的pH 答案：B Cas9 蛋白的作用是通过识别特定核苷酸序列、切除SHANK3基因部分序列，所以它是一种限制酶，断开SHANK3基因中特定部位的磷酸二酯键，A正确；对母猴乙注射孕激素进行同期发情处理，使其生殖器官的生理变化与母猴甲同步，B错误；自然条件下精子在雌性动物的生殖道内获能，在输卵管发生受精作用，C正确；动物细胞培养在培养箱中进行，在对卵母细胞、受精卵、早期胚胎的培养过程中，培养箱要有一定的CO2浓度，用于维持培养液的pH，D正确。 2．(多选)(2024·江苏扬州模拟)2022年1月 7日，马兰里医学中心成功将猪心脏移 植到一名57岁的心脏病患者身上，虽然 这颗心脏仅仅存活了2个月，但仍然为异 种器官移植的可行性提供了可观的数据。为了降低免疫排斥反应，研究者借助CRISPR/Cas9技术对移植的猪心脏进行了基因编辑。CRISPR/Cas9系统主要由向导RNA(sgRNA)和Cas9蛋白两部分组成，sgRNA可引导Cas9蛋白到特定基因位点进行切割，其机制如图所示。下列说法正确的是(　　) A．若要对一个基因进行编辑，则通常至 少需要设计两个序列不同的sgRNA B．sgRNA可以特异性识别目标DNA分子， Cas9蛋白作用于磷酸二酯键 C．有时sgRNA会因错误结合而出现“脱靶”现象，一般sgRNA序列越短，脱靶率越低 D．为降低免疫排斥反应，可通过CRISPR/Cas9技术敲除相关抗原蛋白基因 答案：ABD sgRNA可引导Cas9蛋白到特定基因位点进 行切割，若要对一个基因进行编辑，需要 在基因的两个位点进行识别并切割，所以 至少需要设计两个序列不同的sgRNA，A正 确；由题图可知，sgRNA可以特异性识别目标DNA分子，而Cas9蛋白可以对基因特定位点进行切割，因此Cas9蛋白作用的化学键是磷酸二酯键，B正确；有时sgRNA会因错误结合而出现“脱靶”现象，一般sgRNA序列越短，脱靶率越高，C错误；通过CRISPR/Cas9技术敲除相关抗原蛋白基因，则用于移植的器官无法表达抗原，移植后不会引起受体的免疫排斥，D正确。 $$