Question

10．科学家发现，细菌DNA序列中储存了很多来自不同噬菌体的小片段DNA（被称为CRISPR），功能如图1．哺乳动物细胞内不具有该基因片段和相关功能．真核细胞内的DNA出现断裂后，细胞具有结合同源DNA并以其为模板修复断裂DNA的功能，过程如图2．

（1）据图1可知，同种噬菌体再次侵染时，细菌的Cas基因及小片段DNA表达产物组成一种复合物，将入侵的噬菌体DNA切断使其失效．在该过程中，复合体上的crRNA起到识别的作用，进而Cas9蛋白起切割噬菌体DNA的作用．由此可见，细菌这种抵抗噬菌体的功能相当于哺乳动物体内的特异性免疫功能（填“非特异性免疫”或“特异性免疫”）．
（2）结合图1和图2所示过程的原理，实验人员成功将基因A精确导入到绒山羊细胞内甲、乙两个基因之间，并和绿色荧光蛋白基因一起表达，避免了传统基因工程所引发的目的基因随机插入宿主细胞的安全问题．该技术称为CRISPR/Cas9基因编辑技术，其操作步骤如下：
第一步，切割．在一个基因表达载体上需要加入根据Cas9基因和切割部位（或断裂部位、或特定的crRNA逆转录形成的基因）序列设计合成的DNA片段，从而实现精准切割绒山羊DNA；
第二步，连接．另一个基因表达载体上需要加入甲基因片段、乙基因片段、A基因、绿色荧光蛋白基因四种DNA片段，以作为修复断裂DNA的模板，这4种基因片段在载体上的排列顺序应是D．
A．甲基因一乙基因一A基因一绿色荧光蛋白基因
B．甲基因一A基因一乙基因一绿色荧光蛋白基因
C．乙基因一A基因一甲基因一绿色荧光蛋白基因
D．甲基因一A基因一绿色荧光蛋白基因一乙基因
（3）除了精确导入目的基因外，推测“CRISPR/Cas9基因编辑技术”还能实现的功能有ABCD（多选）
A．去除细胞内的特定基因          B．使细胞发生基因突变
C．使细胞发生基因重组            D．使细胞发生染色体变异．

Answer 1

分析 分析图1：同种噬菌体再次侵染时，细菌的Cas基因及小片段DNA表达产物组成一种复合物，将入侵的噬菌体DNA切断使其失效．
分析图2：图2表示真核细胞内的DNA出现断裂后，细胞具有结合同源DNA并以其为模板修复断裂DNA的功能．

解答 解：（1）据图1可知，同种噬菌体再次侵染时，细菌的Cas基因及小片段DNA表达产物组成一种复合物，将入侵的噬菌体DNA切断使其失效．在该过程中，复合体上的crRNA的作用识别噬菌体DNA，Cas9蛋白的作用是切割噬菌体DNA．该过程中涉及到crRNA特异性识别噬菌体DNA的果醋，因此细菌这种抵抗噬菌体的功能相当于哺乳动物体内的特异性免疫功能．
（2）根据第（1）题可知，CRISPR/Cas9基因编辑技术具有特异性，因此要精准切割绒山羊DNA，需要在一个基因表达载体上加入根据Cas9基因和切割部位（或断裂部位、或特定的crRNA逆转录形成的基因）序列设计合成的DNA片段；要将基因A精确导入到绒山羊细胞内甲、乙两个基因之间，并和绿色荧光蛋白基因一起表达，则这4种基因片段在载体上的排列顺序应是：甲基因一A基因一绿色荧光蛋白基因一乙基因．
（3）除了精确导入目的基因外，“CRISPR/Cas9基因编辑技术”还能实现的功能有：去除细胞内的特定基因、使细胞发生基因突变（如去除特点的碱基序列）、使细胞发生基因重组（如第（2）题中涉及的例子）、使细胞发生染色体变异（如去除特定的基因会导致染色体变异）．
故答案为：
（1）识别     特异性免疫
（2）Cas9基因      切割部位（或断裂部位、或特定的crRNA逆转录形成的基因）     D
（3）ABCD

点评 本题结合图解，考查基因工程的相关知识，要求考生识记基因工程的原理及操作步骤，掌握各操作步骤中需要注意的细节，能结合图中信息准确答题，有一定的难度．