2025屆高考生物一輪總復(fù)習(xí)選擇性必修3第十單元生物技術(shù)與工程微專題17基因編輯技術(shù)及其應(yīng)用課件

微專題17基因編輯技術(shù)及其應(yīng)用CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)能對基因進(jìn)行定點(diǎn)編輯，其原理是由一條單鏈向?qū)NA(sgRNA)引導(dǎo)內(nèi)切核酸酶Cas9到一個特定的基因位點(diǎn)進(jìn)行切割(如下圖所示)。CRISPR復(fù)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(bǔ)，從而定向引導(dǎo)Cas9蛋白與靶向基因結(jié)合，并在特定位點(diǎn)切割DNA。CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)培育轉(zhuǎn)基因生物，與傳統(tǒng)的基因工程相比，其明顯優(yōu)點(diǎn)是可將目的基因定點(diǎn)插入所需位點(diǎn)，避免了因目的基因隨機(jī)插入宿主細(xì)胞DNA引起的生物安全性問題。CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)在基因治療、基因水平進(jìn)行動植物的育種、研究基因的功能等方面有廣闊的應(yīng)用前景。1．CRISPR/Cas9系統(tǒng)由單鏈的向?qū)NA(sgRNA)和內(nèi)切核酸酶Cas9構(gòu)成，為高效獲得特定基因敲除的斑馬魚系，科研人員利用基因編輯技術(shù)(原理如下圖所示)，用化學(xué)方法合成特定的sgRNA，與Cas9mRNA一起注射到斑馬魚細(xì)胞，篩選出特定基因敲除的斑馬魚。下列說法正確的是(

)A．兩種RNA可通過顯微注射法導(dǎo)入斑馬魚的肌肉細(xì)胞B．圖中sgRNA通過堿基互補(bǔ)配對實現(xiàn)其引導(dǎo)功能C．Cas9mRNA能對斑馬魚特定基因位點(diǎn)進(jìn)行切割D．基因敲除后的斑馬魚的發(fā)育一定會發(fā)生異?！探馕觯河没瘜W(xué)方法合成特定的sgRNA，與Cas9mRNA一起注射到斑馬魚細(xì)胞，兩種RNA通過顯微注射法導(dǎo)入斑馬魚的受精卵，不是肌肉細(xì)胞，A項錯誤；sgRNA通過與DNA的堿基互補(bǔ)配對完成對目標(biāo)DNA的識別，從而實現(xiàn)Cas9蛋白對DNA分子的定位，引導(dǎo)Cas9蛋白到DNA的特定基因位點(diǎn)進(jìn)行切割，B項正確；Cas9蛋白能對基因進(jìn)行切割，Cas9mRNA不能切割基因，C項錯誤；如果敲除的基因是內(nèi)含子，則不會導(dǎo)致斑馬魚發(fā)育異常，D項錯誤。2．豬瘟病毒能與豬細(xì)胞膜上的LamR受體蛋白結(jié)合，進(jìn)而侵入細(xì)胞引起豬瘟。利用基因編輯技術(shù)改變LamR受體蛋白基因，使LamR受體蛋白不能與豬瘟病毒正常結(jié)合，但不影響生理功能，從而培育出抗豬瘟病毒豬?；蚓庉嬙硎怯梢粭l人為設(shè)計的單鏈向?qū)NA(sgRNA)引導(dǎo)Cas9蛋白到特定的DNA位點(diǎn)進(jìn)行切割，從而完成對目的基因的編輯。下列敘述錯誤的是(

)A．培育抗豬瘟病毒豬，一般選擇受精卵作為基因編輯的受體細(xì)胞，這樣獲得的個體的所有細(xì)胞都無法被豬瘟病毒感染B.Cas9蛋白的功能是準(zhǔn)確識別DNA特定序列并進(jìn)行切割C．改造后的受體細(xì)胞經(jīng)培養(yǎng)發(fā)育到囊胚或桑葚胚時，可將其進(jìn)行冷凍保存或胚胎移植D．通過基因編輯技術(shù)改造前后的兩種LamR基因是等位基因√解析：培育抗豬瘟病毒豬，一般選擇受精卵作為基因編輯的受體細(xì)胞，改造后的受精卵開始進(jìn)行胚胎發(fā)育，這樣獲得的個體的所有細(xì)胞都無法被豬瘟病毒感染，A項正確；由題干可知，是單鏈向?qū)NA引導(dǎo)Cas9蛋白到特定的DNA位點(diǎn)進(jìn)行切割，B項錯誤；改造后的受體細(xì)胞經(jīng)培養(yǎng)發(fā)育到囊胚或桑葚胚時，可將其取出向受體進(jìn)行胚胎移植或冷凍保存，C項正確；通過基因編輯技術(shù)改造后的LamR基因與改造前的基因位置相同，控制的性狀不同，二者是等位基因，D項正確。3．(2021·海南選擇考)CRISPR/Cas9是一種高效的基因編輯技術(shù)，Cas9基因表達(dá)的Cas9蛋白像一把“分子剪刀”，在單鏈向?qū)NA(sgRNA)引導(dǎo)下，切割DNA雙鏈以敲除目標(biāo)基因或插入新的基因。CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)的工作原理如圖所示?；卮鹣铝袉栴}。(1)過程①中，為構(gòu)建CRISPR/Cas9重組質(zhì)粒，需對含有特定sgRNA編碼序列的DNA進(jìn)行酶切處理，然后將其插入到經(jīng)相同酶切處理過的質(zhì)粒上，插入時所需要的酶是_________________________。(2)過程②中，將重組質(zhì)粒導(dǎo)入大腸桿菌細(xì)胞的方法是________________。DNA連接酶感受態(tài)細(xì)胞法(3)過程③～⑤中，sgRNA與Cas9蛋白形成復(fù)合體，該復(fù)合體中的sgRNA可識別并與目標(biāo)DNA序列特異性結(jié)合，二者結(jié)合所遵循的原則是_________________。隨后，Cas9蛋白可切割_____________________序列。(4)利用CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)敲除一個長度為1200bp的基因，在DNA水平上判斷基因敲除是否成功所采用的方法是____________________，基因敲除成功的判斷依據(jù)是_______________。堿基互補(bǔ)配對原則目標(biāo)DNA特定的核苷酸DNA分子雜交技術(shù)不出現(xiàn)雜交帶(5)某種蛋白酶可高效降解羽毛中的角蛋白?？蒲腥藛T將該蛋白酶基因插入到CRISPR/Cas9質(zhì)粒中獲得重組質(zhì)粒，隨后將其導(dǎo)入到大腸桿菌細(xì)胞，通過基因編輯把該蛋白酶基因插入到基因組DNA中，構(gòu)建得到能大量分泌該蛋白酶的工程菌。據(jù)圖簡述CRISPR/Cas9重組質(zhì)粒在受體細(xì)胞內(nèi)，將該蛋白酶基因插入到基因組DNA的編輯過程：___________________________________