Question

【题目】CRISPR／Cas9系统作为新一代基因编辑工具，具有操作简便、效率高、成本低的特点。该系统由Cas9和单导向RNA(sgRNA)构成。Cas9是一种核酸内切酶，它和sgRNA构成的复合体能与DNA分子上的特定序列结合，并在PAM序列(几乎存在于所有基因)上游切断DNA双链(如下图所示)。DNA被切断后，细胞会启动DNA损伤修复机制。在此基础上如果为细胞提供一个修复模板，细胞就会按照提供的模板在修复过程中引入片段插入或定点突变，从而实现基因的编辑。

（1）真核细胞中没有编码Cas9的基因，可利用基因工程的方法构建_____________，将Cas9基因导入真核细胞。Cas9是在细胞中的____________合成的，而sgRNA的合成需要____________酶的催化。

（2）如图所示，CRISPR/Cas9系统发挥作用时，sgRNA分子的序列与基因组DNA中特定碱基序列因为___________所以能结合在一起，然后由Cas9催化____________水解，从而使DNA分子断裂。

（3）一般来说，在使用CRISPR/Cas9系统对不同基因进行编辑时，应使用Cas9和_____________（填“相同”或“不同”）的sgRNA进行基因的相关编辑。

（4）通过上述介绍，你认为基于CRISPR/Cas9系统的基因编辑技术在_________等方面有广阔的应用前景。（至少答出两点）

Answer 1

【答案】 基因表达载体 核糖体 RNA聚合 碱基序列互补 磷酸二酯键 不同 基因治疗、基因水平进行动植物的育种、研究基因的功能等

【解析】试题分析：本题考查了基因工程的有关知识，识记基因工程的操作步骤和操作工具，再结合图示以及所学知识准确答题。

（1）真核细胞中没有编码Cas9的基因，可利用基因工程的方法构建基因表达载体，将Cas9基因导入真核细胞。Cas9的化学本质是蛋白质，蛋白质的合成场所为核糖体，而sgRNA的合成需要转录过程中的RNA聚合酶的催化。
（2）如图所示，CRISPR/Cas9系统发挥作用时，sgRNA分子的序列与基因组DNA中特定碱基序列因为碱基序列互补所以能结合在一起。要使DNA分子断裂，需要由Cas9催化脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键水解。
（3）根据碱基互补配对原则，在使用CRISPR/Cas9系统对不同基因进行编辑时，应使用Cas9和不同的sgRNA进行基因的相关编辑。
（4）通过上述介绍，基于CRISPR/Cas9系统的基因编辑技术在基因治疗、基因水平进行动植物的育种、研究基因的功能等等方面有广阔的应用前景。