高二生物学期末复习对点训练：基因编辑技术知识点：基因编辑技术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。对点训练：1(2022青岛模拟)CRISPR/Cas9系统由单链的向导RNA(SgRNA)和内切核酸酶Cas9构成，为高效获得特定基因敲除的斑马鱼系，科研人员利用基因编辑技术(原理如图所示)，用化学方法合成特定的SgRNA，与Cas9 mRNA一起注射到斑马鱼细胞，筛选出特定基因敲除的斑马鱼。下列说法正确的是()A两种RNA可通过显微注射法导入斑马鱼的肌肉细胞B图中SgRNA通过碱基互补配对实现其引导功能CCas9mRNA能对斑马鱼特定基因位点进行切割D基因敲除后的斑马鱼的发育一定会发生异常解析：B用化学方法合成特定的SgRNA，与Cas9 mRNA一起注射到斑马鱼细胞，两种RNA通过显微注射法导入斑马鱼的受精卵，不是肌肉细胞，A错误；SgRNA通过与DNA的碱基互补配对完成对目标DNA的识别，从而实现Cas9蛋白对DNA分子的定位，引导Cas9蛋白到DNA的特定基因位点进行切割，B正确；Cas9蛋白能对基因位点进行切割，而不是Cas9 mRNA，C错误；如果敲除的基因是内含子，则不会导致斑马鱼发育异常，D错误。2(2022济南模拟)猪瘟病毒能与猪细胞膜上的LamR受体蛋白结合，进而侵入细胞引起猪瘟。利用基因编辑技术改变LamR受体蛋白基因，使LamR受体蛋白不能与猪瘟病毒正常结合，但不影响生理功能，从而培育出抗猪瘟病毒猪。基因编辑原理是由一条人为设计的单链向导RNA(SgRNA)引导Cas9蛋白到特定的DNA位点进行切割，从而完成对目的基因的编辑。基因编辑过程如图所示。下列叙述错误的是()A培育抗猪瘟病毒猪，一般选择受精卵作为基因编辑的受体细胞，这样获得的个体的所有细胞都无法被猪瘟病毒感染BCas9蛋白的功能是准确识别DNA特定序列并进行切割C改造后的受体细胞经培养发育到囊胚或桑葚胚时，可将其进行冷冻保存或胚胎移植D通过基因编辑技术改造前后的两种LamR基因是等位基因解析：B培育抗猪瘟病毒猪，一般选择受精卵作为基因编辑的受体细胞，改造后的受精卵开始进行胚胎发育，这样获得的个体的所有细胞都无法被猪瘟病毒感染，A正确；根据基因编辑的原理和题图所示过程，向导RNA是通过碱基互补配对原则准确地识别并结合到DNA的特定位点，从而引导Cas9蛋白到达准确位置进行DNA的切割，B错误；改造后的受体细胞经培养发育到囊胚或桑葚胚时，可将其取出向受体进行胚胎移植或冷冻保存，C正确；改造后的LamR基因与改造前的基因位置相同，控制的性状不同，两者是等位基因，D正确。3(2022南通模拟)图1表示CRISPR/Cas9基因编辑的主要作用机制，通过对靶基因的剪切和DNA自我修复可实现靶基因的定点突变。图2是FANCM基因结构示意图，FANCM蛋白能阻止减数分裂过程中互换的发生。科研人员通过构建CRISPR/Cas9重组表达载体，以生菜嫩叶作外植体，经农杆菌转化，培育出FANCM基因的突变纯合新品种。请回答下列问题：(1)组成FANCM基因外显子和内含子的基本组成单位是_。根据图2靶序列设计的SgRNA中相应序列是5-_-3。(2)构建CRISPR/Cas9重组表达载体时主要利用的工具酶有_。研究中需要将SgRNA和Cas9基因序列均插入到Ti质粒的T-DNA内部，其目的是_。(3)科研人员将CRISPR/Cas9重组表达载体导入农杆菌时，为提高导入成功率，常利用CaCl2处理农杆菌，其目的是_。将转化的农杆菌接种到液体培养基中，在220 rmin1、28 条件下摇床培养1012 h，其目的是_。(4)科研人员通过对生菜细胞中FANCM基因测序确定突变株，如表是野生型生菜和实验获得的生菜植株(T0)的相关测序结果。野生型生菜5-AAAGCTCCTTTCAGCTCATGGTATACAACCAGCATTTGAT-3T0植株5-AAAGCTCCTTTCAGCTCATGGTATACAACCAGCATTTGAT-35-AAAGCTCCTTTCATCATGGTATACAACCAGCATTTGAT-3T0植株发生的基因突变类型是_。若T0植株连续自交两代，则F2中突变纯合体占比为_。获得的FANCM基因突变纯合体在遗传育种中的应用价值是_。解析：(1)外显子和内含子属于基因的结构，基本组成单位是脱氧核苷酸；根据碱基互补配对的原则(AU、TA、GC、CG)，所以SgRNA中相应序列是5-UUGUAUACCAUGAGCUGAAAGG-3。(2)构建基因表达载体需要的酶有限制酶和DNA连接酶；由于T-DNA可以插入到受体细胞中，所以需要将SgRNA和Cas9基因序列均插入到Ti质粒的T-DNA内部。(3)CaCl2处理农杆菌，可以使农杆菌成为感受态，易于接受环境中的DNA分子；转化的农杆菌接种到液体培养基中，在220 rmin、28 条件下摇床培养1012 h可以使农杆菌恢复常态，易于大量培养增殖。(4)分析表格中的数据，T0植株比野生型生菜植株少了2个碱基，所以是基因突变中的缺失；T0植株含有一个正常基因和一个突变基因，用Aa表示，杂交后代AAAaaa121，F1自交，F2中突变纯合体植株的比例为。FANCM蛋白阻止互换的发生，降低重组频率，与野生型相比，FANCM基因突变的植株，重组频率提高，因此基因突变纯合体的作用是增加杂交育种过程中基因重组的频率，产生更多新品种，加速生菜育种进程。答案：(1)脱氧核苷酸UUGUAUACCAUGAGCUGAAAGG(2)DNA连接酶和限制酶T-DNA可以插入到受体细胞(3)使农杆菌成为感受态，易于接受环境中的DNA分子使农杆菌恢复常态，易于大量培养增殖(4)缺失增加杂交育种过程中基因重组的频率，产生更多新品种，加速生菜育种进程4CRISPR/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)过程中，将重组质粒导入大肠杆菌细胞的方法是_。(3)过程中，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1 200 bp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：_。解析(1)基因工程所需的工具酶有限制酶和DNA连接酶，限制酶负责切割，DNA连接酶负责连接，因此为构建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DNA连接酶。(2)大肠杆菌是原核生物，属于微生物，将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法(Ca2转化法)。(3)根据题图可知，在CRISPR/Cas9基因编辑技术中，SgRNA是根据靶基因设计的引导RNA，准确引导Cas9切割与SgRNA配对的靶基因DNA序列。Cas9能借助SgRNA分子与目标DNA进行特异性结合的原因在于SgRNA分子上的碱基序列与目标DNA分子上的碱基序列可以通过碱基互补配对原则，实现SgRNA与目标DNA特定序列的特定识别，进而定位；由此可见，Cas9在功能上属于限制酶，可切割目标DNA特定的核苷酸序列。(4)可利用DNA分子杂交技术(或PCR技术)判断基因敲除否成功，若出现杂交带，则说明基因敲除成功。(5)根据图示可知：CRISPR/Cas9重组质粒在受体细胞内进行转录和表达，转录的产物是SgRNA，表达的产物是Cas9蛋白，二者形成复合体，该复合体中的SgRNA可识别并与目标DNA序列特异性结合，从而插入到基因组DNA中。答案(1)DNA连接酶(2)感受态细胞法(Ca2转化法)(3)碱基互补配对原则目标DNA特定的核苷酸(4)DNA分子杂交技术(或PCR技术)出现杂交带(5)CRISPR/Cas9重组质粒在受体细胞内进行转录和表达，转录的产物是SgRNA，表达的产物是Cas9蛋白，二者形成复合体，该复合体中的SgRNA可识别并与目标DNA序列特异性结合，从而插入到基因组DNA中1(2022青岛模拟)CRISPR/Cas9系统由单链的向导RNA(SgRNA)和内切核酸酶Cas9构成，为高效获得特定基因敲除的斑马鱼系，科研人员利用基因编辑技术(原理如图所示)，用化学方法合成特定的SgRNA，与Cas9 mRNA一起注射到斑马鱼细胞，筛选出特定基因敲除的斑马鱼。下列说法正确的是()A两种RNA可通过显微注射法导入斑马鱼的肌肉细胞B图中SgRNA通过碱基互补配对实现其引导功能CCas9mRNA能对斑马鱼特定基因位点进行切割D基因敲除后的斑马鱼的发育一定会发生异常2(2022济南模拟)猪瘟病毒能与猪细胞膜上的LamR受体蛋白结合，进而侵入细胞引起猪瘟。利用基因编辑技术改变LamR受体蛋白基因，使LamR受体蛋白不能与猪瘟病毒正常结合，但不影响生理功能，从而培育出抗猪瘟病毒猪。基因编辑原理是由一条人为设计的单链向导RNA(SgRNA)引导Cas9蛋白到特定的DNA位点进行切割，从而完成对目的基因的编辑。基因编辑过程如图所示。下列叙述错误的是()A培育抗猪瘟病毒猪，一般选择受精卵作为基因编辑的受体细胞，这样获得的个体的所有细胞都无法被猪瘟病毒感染BCas9蛋白的功能是准确识别DN