Question

10．科學家發(fā)現(xiàn)，細菌DNA序列中儲存了很多來自不同噬菌體的小片段DNA（被稱為CRISPR），功能如圖1．哺乳動物細胞內(nèi)不具有該基因片段和相關(guān)功能．真核細胞內(nèi)的DNA出現(xiàn)斷裂后，細胞具有結(jié)合同源DNA并以其為模板修復斷裂DNA的功能，過程如圖2．

（1）據(jù)圖1可知，同種噬菌體再次侵染時，細菌的Cas基因及小片段DNA表達產(chǎn)物組成一種復合物，將入侵的噬菌體DNA切斷使其失效．在該過程中，復合體上的crRNA起到識別的作用，進而Cas9蛋白起切割噬菌體DNA的作用．由此可見，細菌這種抵抗噬菌體的功能相當于哺乳動物體內(nèi)的特異性免疫功能（填“非特異性免疫”或“特異性免疫”）．
（2）結(jié)合圖1和圖2所示過程的原理，實驗人員成功將基因A精確導入到絨山羊細胞內(nèi)甲、乙兩個基因之間，并和綠色熒光蛋白基因一起表達，避免了傳統(tǒng)基因工程所引發(fā)的目的基因隨機插入宿主細胞的安全問題．該技術(shù)稱為CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)，其操作步驟如下：
第一步，切割．在一個基因表達載體上需要加入根據(jù)Cas9基因和切割部位（或斷裂部位、或特定的crRNA逆轉(zhuǎn)錄形成的基因）序列設(shè)計合成的DNA片段，從而實現(xiàn)精準切割絨山羊DNA；
第二步，連接．另一個基因表達載體上需要加入甲基因片段、乙基因片段、A基因、綠色熒光蛋白基因四種DNA片段，以作為修復斷裂DNA的模板，這4種基因片段在載體上的排列順序應(yīng)是D．
A．甲基因一乙基因一A基因一綠色熒光蛋白基因
B．甲基因一A基因一乙基因一綠色熒光蛋白基因
C．乙基因一A基因一甲基因一綠色熒光蛋白基因
D．甲基因一A基因一綠色熒光蛋白基因一乙基因
（3）除了精確導入目的基因外，推測“CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)”還能實現(xiàn)的功能有ABCD（多選）
A．去除細胞內(nèi)的特定基因          B．使細胞發(fā)生基因突變
C．使細胞發(fā)生基因重組            D．使細胞發(fā)生染色體變異．

Answer 1

分析 分析圖1：同種噬菌體再次侵染時，細菌的Cas基因及小片段DNA表達產(chǎn)物組成一種復合物，將入侵的噬菌體DNA切斷使其失效．
分析圖2：圖2表示真核細胞內(nèi)的DNA出現(xiàn)斷裂后，細胞具有結(jié)合同源DNA并以其為模板修復斷裂DNA的功能．

解答 解：（1）據(jù)圖1可知，同種噬菌體再次侵染時，細菌的Cas基因及小片段DNA表達產(chǎn)物組成一種復合物，將入侵的噬菌體DNA切斷使其失效．在該過程中，復合體上的crRNA的作用識別噬菌體DNA，Cas9蛋白的作用是切割噬菌體DNA．該過程中涉及到crRNA特異性識別噬菌體DNA的果醋，因此細菌這種抵抗噬菌體的功能相當于哺乳動物體內(nèi)的特異性免疫功能．
（2）根據(jù)第（1）題可知，CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)具有特異性，因此要精準切割絨山羊DNA，需要在一個基因表達載體上加入根據(jù)Cas9基因和切割部位（或斷裂部位、或特定的crRNA逆轉(zhuǎn)錄形成的基因）序列設(shè)計合成的DNA片段；要將基因A精確導入到絨山羊細胞內(nèi)甲、乙兩個基因之間，并和綠色熒光蛋白基因一起表達，則這4種基因片段在載體上的排列順序應(yīng)是：甲基因一A基因一綠色熒光蛋白基因一乙基因．
（3）除了精確導入目的基因外，“CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)”還能實現(xiàn)的功能有：去除細胞內(nèi)的特定基因、使細胞發(fā)生基因突變（如去除特點的堿基序列）、使細胞發(fā)生基因重組（如第（2）題中涉及的例子）、使細胞發(fā)生染色體變異（如去除特定的基因會導致染色體變異）．
故答案為：
（1）識別     特異性免疫
（2）Cas9基因      切割部位（或斷裂部位、或特定的crRNA逆轉(zhuǎn)錄形成的基因）     D
（3）ABCD

點評 本題結(jié)合圖解，考查基因工程的相關(guān)知識，要求考生識記基因工程的原理及操作步驟，掌握各操作步驟中需要注意的細節(jié)，能結(jié)合圖中信息準確答題，有一定的難度．