隨著CRISPR/Cas技術的出現(xiàn)，科學家已能在極短時間內(nèi)對基因進行編輯，更改生命密碼，揭示生命的運作原理?？茖W家研究發(fā)現(xiàn)利用這一技術能在許多方面為人類服務，比如利用轉(zhuǎn)基因蚊子達到消滅蚊子的目的。
（1）CRISPR/Cas9系統(tǒng)可以實現(xiàn)對雙鏈DNA的精確切割，由三部分組成：crRNA、tracrRNA及Cas9蛋白，如圖1。crRNA與tracrRNA結(jié)合形成sgRNA，sgRNA依據(jù) 堿基互補配對堿基互補配對原則與靶序列特異性結(jié)合，引導Cas9蛋白進行切割，造成DNA雙鏈斷裂，細胞在修復斷裂的DNA時會隨機插入、刪除或替換部分堿基對，從而引發(fā) 基因突變基因突變。
（2）研究者利用CRISPR/Cas9基因編輯系統(tǒng)和同源重組修復技術提高蚊蟲群體中雄蚊比例，以達到有效控制雌蚊叮咬人類傳播多種傳染病的可能。同源重組修復是一種高保真的DNA雙鏈斷裂、修復技術，原理如圖2，其過程為CRISPR/Cas9基因編輯系統(tǒng)切割使DNA特定部位的 磷酸二酯磷酸二酯鍵斷裂后，啟動同源修復，使得DNA上的靶向序列被替換成所需序列。通過 顯微注射顯微注射技術將基因表達載體導入蚊子受精卵，該受精卵發(fā)育成雄性蚊蟲。Cas9蛋白將對應的靶向序列進行切割，以基因表達載體中同源序列間的DNA為模板進行修復，最終實現(xiàn)子代都繼承相應基因，使群體中雄蚊比例升高。
（3）除利用轉(zhuǎn)基因滅蚊之外，還存在寄生菌滅蚊技術。我國中山大學的奚志勇教授團隊在這一領域的研究取得了一些成果。當雄蚊被沃爾巴克菌感染后，精子會被細菌產(chǎn)生的毒素污染。健康雌蚊的卵細胞與這些“毒精子“相遇后，產(chǎn)生細胞質(zhì)不相容效應，導致后代無法正常發(fā)育。相對于寄生菌滅蚊，利用轉(zhuǎn)基因滅蚊的優(yōu)勢有 避免引入致病菌，減少污染；能穩(wěn)定遺傳，釋放少量蚊蟲即可起到控制作用；能夠持續(xù)起作用避免引入致病菌，減少污染；能穩(wěn)定遺傳，釋放少量蚊蟲即可起到控制作用；能夠持續(xù)起作用（答出兩點）。
（4）目前我國尚不允許釋放轉(zhuǎn)基因蚊蟲，請結(jié)合已學生物學知識解釋原因 避免基因逃逸或轉(zhuǎn)基因擴散引發(fā)的基因污染等問題避免基因逃逸或轉(zhuǎn)基因擴散引發(fā)的基因污染等問題。
【答案】堿基互補配對；基因突變；磷酸二酯；顯微注射；避免引入致病菌，減少污染；能穩(wěn)定遺傳，釋放少量蚊蟲即可起到控制作用；能夠持續(xù)起作用；避免基因逃逸或轉(zhuǎn)基因擴散引發(fā)的基因污染等問題
【解答】
【點評】
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發(fā)布：2024/6/27 10:35:59組卷：37引用：1難度：0.5
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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(zhì)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(nèi)，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(chǎn)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(chǎn)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(nèi)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(nèi)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(chǎn)生sup-tRNA。
（2）除了引入的氨基酸較為單一，不影響內(nèi)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(jié)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(jié)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：26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（ ）
發(fā)布：2024/12/31 0:30:1組卷：112引用：7難度：0.7 -
3．幾丁質(zhì)是許多真菌細胞壁的重要成分，自然界有些植物能產(chǎn)生幾丁質(zhì)酶催化幾丁質(zhì)水解從而抵抗真菌感染。通過基因工程將幾丁質(zhì)酶基因轉(zhuǎn)入沒有抗性的植物體內(nèi)，可增強其抗真菌的能力。如圖表示為獲取幾丁質(zhì)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(jié)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(zhì)酶基因和質(zhì)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
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