2020年諾貝爾化學獎授予“CRISPR/Cas9基因編輯技術”的發(fā)明者，以表彰他們在基因組編輯領域的貢獻。CRISPR/Cas9基因編輯技術能對基因進行定點編輯，其原理是由一條單鏈向導RNA（sgRNA）引導核酸內切酶Cas9到一個特定的基因位點進行切割（如圖）?；卮鹣铝袉栴}：
（1）CRISPR復合體中的sgRNA的主要功能是 與靶向基因（目的基因）上特定堿基序列互補，從而定向引導Cas9蛋白與靶向基因結合，并在特定位點切割DNA與靶向基因（目的基因）上特定堿基序列互補，從而定向引導Cas9蛋白與靶向基因結合，并在特定位點切割DNA，Cas9蛋白催化斷裂的化學鍵位于 磷酸和脫氧核糖磷酸和脫氧核糖之間。若采用基因工程的方法獲得Cas9蛋白，構建重組質粒需要的酶是 限制酶和DNA連接酶限制酶和DNA連接酶。
（2）一般來說，在使用CRISPR/Cas9基因編輯系統(tǒng)對不同基因進行編輯時，應使用Cas9和 不同不同（填“相同”或“不同”）的sgRNA進行基因的相關編輯。
（3）若將CRISPR/Cas9基因編輯技術培育轉基因生物，與傳統(tǒng)的基因工程相比，其明顯優(yōu)點是 避免了因目的基因隨機插入宿主細胞DNA引起的生物安全性問題避免了因目的基因隨機插入宿主細胞DNA引起的生物安全性問題。
（4）通過上述介紹，你認為CRISPR/Cas9基因編輯技術在 基因治療、基因水平進行動植物的育種、研究基因的功能等基因治療、基因水平進行動植物的育種、研究基因的功能等（寫出兩點）等方面有廣闊的應用前景。
【答案】與靶向基因（目的基因）上特定堿基序列互補，從而定向引導Cas9蛋白與靶向基因結合，并在特定位點切割DNA；磷酸和脫氧核糖；限制酶和DNA連接酶；不同；避免了因目的基因隨機插入宿主細胞DNA引起的生物安全性問題；基因治療、基因水平進行動植物的育種、研究基因的功能等
【解答】
【點評】
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發(fā)布：2024/6/27 10:35:59組卷：22引用：2難度：0.7
相似題
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1．學習以下材料，回答（1）～（4）題。
利用抑制性tRNA進行無義突變遺傳病的治療
無義突變是由于某個堿基的改變使代表某種氨基酸的密碼子突變?yōu)榻K止密碼子（UAA、UAG或UGA），從而使肽鏈合成提前終止，造成蛋白質的功能改變，引發(fā)相關疾病。約有10%～15%的人類基因相關遺傳疾病是由無義突變引發(fā)的。常規(guī)的基因治療是將正?；虻腸DNA序列或是有治療價值的基因（如CRISPR-Cas9相關的基因編輯工具）通過一定的方式導入人體靶細胞內，達到替代或修復缺陷基因、治療疾病的目的。導入基因插入位置不當、過高或過低表達，都可能會導致副作用。盡管基因編輯可以實現(xiàn)生理水平的基因表達，但基因編輯工具引入外源蛋白可能引發(fā)強烈的免疫反應仍然是巨大的挑戰(zhàn)。
抑制性tRNA（sup-tRNA）由天然tRNA改造而來，它的反密碼子通過堿基配對原則可以識別無義突變的終止密碼子，使得mRNA在翻譯至無義突變位點時不啟動翻譯終止而是繼續(xù)向后進行翻譯，獲得有功能的全長蛋白。
I型黏多糖貯積癥的病因，是相關基因發(fā)生無義突變，產生終止密碼子UAG。研究者構建小鼠該突變基因mldua和Flag基因融合的載體（圖1），以及針對該無義突變設計的sup-tRNA表達載體（產生的sup-tRNA能夠識別UAG并攜帶酪氨酸Tyr,簡寫作sup-tRNATyr），將其導入細胞進行研究，發(fā)現(xiàn)與具有相似作用的化合物G418比較，sup--tRNA的作用更加顯著（圖2）；進一步利用重組腺相關病毒作為載體將sup-tRNA導入患病小鼠模型中，實驗顯示能夠降低黏多糖過度積存，實現(xiàn)對該病癥的有效治療，其療效可以持續(xù)半年以上。
從整體來看，G418在促進跨越無義突變位點繼續(xù)翻譯時引入的氨基酸較為隨機，而sup-tRNA引入的氨基酸較為單一，且不會影響內源tRNA穩(wěn)態(tài)，所以sup-tRNA在個體治療中具有很高的安全性，因而在未來基因突變引起的疾病相關治療中具有非常大的應用前景。
（1）侵染時，作為載體的重組腺相關病毒與靶細胞膜上的發(fā)生識別，引發(fā)內吞，進入細胞后釋放單鏈DNA作為模板，利用宿主細胞的催化合成其互補DNA鏈，再經(jīng)過過程產生sup-tRNA。
（2）除了引入的氨基酸較為單一，不影響內源tRNA穩(wěn)態(tài)，我們還可推斷，用于治療的sup-tRNA在正常終止密碼子處（填“能”或“不能”）繼續(xù)往后翻譯，具有很高的安全性。
（3）研究者構建mldua突變基因和Flag基因融合的載體，目的是通過檢測來確定是否跨越無義突變位點繼續(xù)向后翻譯。實驗結果表明，相比于化合物G418，sup-tRNA在促進無義突變位點的翻譯方面更加有效，支持這一結論的依據(jù)是：。
（4）有文獻報道，已在近1000個不同的人類基因中發(fā)現(xiàn)了7500多個無義突變。常規(guī)的基因治療需要為每種疾病設計獨特的治療策略，這將是一項耗費驚人的項目。據(jù)此說明sup-tRNA的應用價值。發(fā)布：2025/1/3 8:0:1組卷：27引用：1難度：0.6 -
2．人類基因組計劃測定了人體的24條染色體，這24條染色體是（ ?。?/h2>
發(fā)布：2024/12/31 0:30:1組卷：112引用：7難度：0.7 -
3．幾丁質是許多真菌細胞壁的重要成分，自然界有些植物能產生幾丁質酶催化幾丁質水解從而抵抗真菌感染。通過基因工程將幾丁質酶基因轉入沒有抗性的植物體內，可增強其抗真菌的能力。如圖表示為獲取幾丁質酶基因而建立cDNA文庫的過程。
（1）圖示以mRNA為材料通過法獲得cDNA，該方法依據(jù)的原理是，通過這種方法獲得的基因中因缺乏和結構，導致將其直接導入受體細胞中不能復制和表達。
（2）與選用老葉相比，選用嫩葉更容易提取到mRNA，原因是，且提取RNA時，提取液中需添加RNA酶抑制劑，其目的是。
（3）將從cDNA文庫中獲得的幾丁質酶基因和質粒載體用酶和DNA連接處理后連接起來，構建基因表達載體，DNA連接酶催化形成的化學鍵是。發(fā)布：2025/1/5 8:0:1組卷：5引用：1難度：0.7