【題目】CRISPR/Cas9系統(tǒng)基因編輯技術(shù)是近年來頗受關(guān)的一項新技術(shù)。該基因表達(dá)系統(tǒng)主要包含引RNACas9蛋兩個部分,引導(dǎo)RNA能識別并結(jié)合特定的DNA序列,從而引導(dǎo)Cas9蛋白結(jié)合到相應(yīng)位置并剪切DNA,最終實現(xiàn)對靶基因序列的編輯。研究人員試圖CRISPR/Cas9系統(tǒng)對水稻產(chǎn)量基因Q基因進行編輯,請回答下列問題:

1)研究發(fā)現(xiàn),CRISPR/Cas僅存在于原核生物,故需借助__________技術(shù)才能在水稻細(xì)胞中發(fā)揮作用。Cas9蛋白與__________酶的功能相似。

2)首先依據(jù)__________的部分序列設(shè)計DNA片段A(負(fù)責(zé)編碼相應(yīng)引導(dǎo)RNA),再將片段A與含有Cas9基因的質(zhì)粒B連接,以構(gòu)建編輯水稻Q基因的CRISPR/Cas9系統(tǒng)基因達(dá)載體(如圖所示),該過程中需要用到的兩類工具酶有________________。

3)質(zhì)粒B大小為25kb(位點Ⅰ與位點Ⅱ相隔60b),經(jīng)酶切后的片段A大小為05kb(千堿基對),連接形成的表達(dá)載體大小為__________kb

4)常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將目的基因?qū)胨臼荏w細(xì)胞,依據(jù)農(nóng)桿菌的侵染特點,目的基因?qū)⒉迦氲?/span>Ti質(zhì)粒的__________上,經(jīng)過轉(zhuǎn)化作用,進入水稻細(xì)胞,并將其插入到__________,從而使其得以維持穩(wěn)定和表達(dá)。

5CRISRP/Cas基因編輯技術(shù)有時存在編輯對象出錯而造成脫靶,試從引導(dǎo)RNA的角度分析脫靶的原因____________________

【答案】轉(zhuǎn)基因(DNA重組或基因工程) 限制酶 Q基因 限制酶和DNA連接酶 2.94kb T-DNA 水稻細(xì)胞染色體的DNA. 其他DNA序列也含有與引導(dǎo)RNA互補配對的序列,造成引導(dǎo)RNA錯誤結(jié)合而脫靶

【解析】

1.基因工程的工具:

1)限制酶:能夠識別雙鏈DNA分子的某種特定核苷酸序列,并且使每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷裂。

2DNA連接酶:連接的是兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵。

3)運載體:常用的運載體:質(zhì)粒、噬菌體的衍生物、動植物病毒。

2.將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的方法有:

將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞:采用最多的方法是農(nóng)桿菌介導(dǎo)轉(zhuǎn)化技術(shù)(農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法),其次還有基因槍法和花粉管通道技術(shù)(花粉管通道法)。

將目的基因?qū)雱游锛?xì)胞:最常用的方法是顯微注射技術(shù)。此方法的受休細(xì)胞多為受精卵;將目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞: Ca2+處理法。

1)由于CRISPR/Cas僅存在于原核生物,若要讓CRISPR/Cas在真核細(xì)胞中起作用,需借助基因工程技術(shù)將其轉(zhuǎn)入水稻細(xì)胞中才能發(fā)揮作用。根據(jù)題干信息"Cas9蛋白結(jié)合到相應(yīng)位置并剪切DNA",說明Cas9蛋白與限制酶的功能相似。

2)由于是對水稻產(chǎn)量基因Q基因進行編輯,故首先需要依據(jù)Q基因的部分序列設(shè)計DNA片段A (負(fù)責(zé)編碼相應(yīng)引導(dǎo)RNA),再將片段A與含有Cas9基因的質(zhì)粒B連接,以構(gòu)建編輯水稻Q基因的CRISPR/Cas9系統(tǒng)基因表達(dá)載體。構(gòu)建基因表達(dá)載體需要用到限制酶和DNA連接酶。

3)質(zhì)粒B大小為2. 5kb (位點l與位點lI相隔60b),經(jīng)酶切后的片段A大小為0.5kb (千堿基對),連接形成的表達(dá)載體大小為2.5+0.5-0.06=2.94kb。

4)常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將目的基因?qū)胨臼荏w細(xì)胞,由于農(nóng)桿菌的Ti質(zhì)粒的T-DNA可轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞,并整合到受體細(xì)胞的染色體DNA上,故可將目的基因插入到Ti質(zhì)粒的T-DNA上,經(jīng)過轉(zhuǎn)化作用,進入水稻細(xì)胞,并將其插入到水稻細(xì)胞染色體的DNA上,從而使其得以維持穩(wěn)定和表達(dá)。

5)由于其他DNA序列也含有與引導(dǎo)RNA互補配對的序列,造成引導(dǎo)RNA錯誤結(jié)合,從而導(dǎo)致CRISRP/Cas9基因編輯技術(shù)會出現(xiàn)編輯對象出錯而造成脫靶。

練習(xí)冊系列答案
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【題目】血友病是X染色體上隱性基因(h)控制的遺傳。聢D中兩個家系都有血友病患者,23婚后生下一個性染色體組成是XXY非血友病的兒子(2),家系中的其他成員性染色體組成均正常.以下判斷正確的是( )

A. 2性染色體異常是因為2在形成配子過程中XY沒有分開

B. 此家族中,3的基因型是XHXh,1的基因型是XHXHXHXh

C. 1和正常男子結(jié)婚,所生育的子女中患血友病的概率是1/4

D. 23再生育,3個體為男性且患血友病的概率為1/2

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【題目】用含4種不同濃度生長素(m1~m4)的瓊脂塊分別放在4個相同的去頂胚芽鞘的一側(cè),一段時間后,測量并記錄胚芽鞘彎曲角度(如圖),其中ala2a3a4。下列相關(guān)敘述正確的是(

A.生長素濃度大小關(guān)系是mlm2m3m4

B.促進胚芽鞘生長的最適濃度位于m3、m4之間

C.該實驗不能說明生長素作用具有兩重性

D.ala2相同,則瓊脂塊中的mlm2也相同

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【題目】小型犬浣熊為樹棲動物,屬于食肉類動物,也吃無花果和植物花粉等,下圖為小型犬浣熊種群相關(guān)曲線,說法不正確的是

A. 如果對小型犬浣熊種群密度進行調(diào)查,使用標(biāo)志重捕法比較適宜

B. 若曲線表示種群的增長速率的變化,則小型犬浣熊種群數(shù)量在b~c時期不斷減小

C. 小型犬浣熊在生態(tài)系統(tǒng)中的成分是消費者,最低處于第二營養(yǎng)級

D. 若曲線表示死亡率與出生率之差(死亡率-出生率)的變化,則小型犬浣熊的種群密度在a~b時期不斷減小

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【題目】家蠶結(jié)黃繭和白繭由一對等位基因Yy控制,并受另一對等位基因I、i影響。當(dāng)基因I存在時,基因Y的作用不能顯現(xiàn)出來,F(xiàn)有下面兩組雜交實驗,請回答下列問題:

1)基因Y與基因I在染色體上的位置關(guān)系是_________。

2)實驗一F1白繭的基因型是________,實驗二F1中的白繭純合子的基因型是___________。

3)若實驗一中的F2中結(jié)黃繭個體自由交配,后代中純合子所占比例為___________(用分?jǐn)?shù)表示)。

4)現(xiàn)有一類型家蠶與實驗一的F1基因型相同,將該類型家蠶與實驗一的F2中結(jié)白繭雜合子雜交,理論上后代結(jié)白繭家蠶中純合子所占比例為_________(用分?jǐn)?shù)表示)。

5)請分析實驗二雜交實驗圖解,寫出兩親本個體可能的基因型組合:___________

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【題目】將分裂旺盛的動物細(xì)胞阻斷在G1/S期交界處,更換培養(yǎng)液使其恢復(fù)分裂能力,從而使所有細(xì)胞的分裂同步化,之后每隔2h取樣一次,用流式細(xì)胞儀檢測細(xì)胞內(nèi)DNA含量,結(jié)果如下圖所示。下列分析正確的是

A. 用DNA合成抑制劑或秋水仙素使分裂阻斷在G1/S交界處

B. 據(jù)圖判斷,該動物細(xì)胞的一個細(xì)胞周期時長大約為22h

C. 細(xì)胞中DNA含量加倍的同時,染色體數(shù)量也會加倍

D. 據(jù)圖判斷,在24h時細(xì)胞分裂出現(xiàn)明顯的非同步化

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【題目】某種昆蟲眼色的野生型和朱紅色、野生型和棕色分別由等位基因A,aBb控制,兩對基因分別于兩對同源染色體上。為研究其遺傳機制,進行了雜交實驗,結(jié)果見下表;

雜交組合

P

F1(單位:只)

野生型

野生型

402(野生型)

198(野生型)

201(朱紅眼)

野生型

朱紅眼

302(野生型)

99(棕眼)

300(野生型)

101(棕眼)

野生型

野生型

299(野生型)

101(棕眼)

150(野生型)

149(朱紅眼)

50(棕眼)

49(白眼)

回答下列問題:

1)野生型和朱紅眼的遺傳方式為______,判斷的依據(jù)是______。

2)雜交組合丙中親本的基因型分別為______F1中出現(xiàn)白眼雄性個體的原因是______。

3)以雜交組合丙F1中的白眼雄性個體與雜交組合乙中的雌性親本進行雜交,用遺傳圖解表示該過程。______

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【題目】圖甲表示在光照充足、CO2濃度最適宜的條件下,溫度對某植物實際光合速率和呼吸速率的影響;圖乙表示該植物在適宜條件下,光照強度對光合作用的影響。請據(jù)圖回答下列問題:

(1)由圖甲可知,與______作用有關(guān)的酶對高溫更敏感。30℃時,限制該植物光合作用速率的主要影響因素是_____________。

(2)乙圖中用__________________________表示該植物的凈光合作用速率。

(3)理論上,在溫度為_______℃時,該植物生長最快,此時該植物根部細(xì)胞中能產(chǎn)生ATP的場所是__________。當(dāng)溫度變?yōu)?0℃時,b點將________(填“左移”、“右移”或“不動”)。

(4)甲圖中,當(dāng)溫度為25℃時,一天中至少需要______h以上的光照才能使植物生長。

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【題目】如圖為一個滲透裝置,假設(shè)溶質(zhì)分子或離子不能通過半透膜,實驗開始時,液面ab平齊。下列判斷不正確的是(

A.如果甲、乙都是蔗糖溶液,甲的濃度低于乙,則液面a會下降,液面b會上升

B.如果甲、乙分別是葡萄糖溶液和蔗糖溶液,兩者的質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同,則液面a會上升,液面b會下降

C.當(dāng)半透膜兩側(cè)的滲透作用達(dá)到平衡時,半透膜兩側(cè)溶液中水分子相互擴散的速度相等

D.當(dāng)半透膜兩側(cè)的滲透作用達(dá)到平衡時,甲、乙溶液的滲透壓一定相等

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