猪的肌肉生长抑制素（MSTN）基因可抑制肌细胞的增殖和分化。 CRISPR/Cas9是一种...

猪的肌肉生长抑制素（MSTN）基因可抑制肌细胞的增殖和分化。 CRISPR/Cas9是一种最新出现的基因编辑技术，其主要过程是向导RNA（gRNA，含与目的基因部分序列配对的单链区）与Cas9核酸酶结合，引导Cas9核酸酶对DNA局部解旋并进行定点切割。科研人员利用该技术定向敲除猪胎儿成纤维细胞中MSN基因，以期获得生长速度快、瘦肉率高的新品种。过程如下图，其中smbⅠ、kpnⅠ、corⅠ表示相应限制酶的识别位点。分析回答：

（1）图中①过程用到的工具酶有__________，图中gRNA基因序列设计的主要依据是____________________。

（2）科研人员可利用__________（方法）将重组质粒导入猪成纤维细胞，经__________过程合成Cas9核酸酶。

（3）过程③与DNA复制相比，特有的碱基配对方式有__________。

（4）分析发现某基因敲除细胞株中MSTN基因的表达水平为正常细胞的50%，说明__________。

（5）欲利用MSTN基因缺失成纤维细胞培育成MSTN基因缺失猪，需先将MSTN基因缺失成纤维细胞的核移植到__________中，经早期胚胎培养获得胚胎，再经__________到受体猪内培养获得MSTN基因缺失猪。

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猪的肌肉生长抑制素（MSTN）基因可抑制肌细胞的增殖和分化。CRISPR/Cas9是一种最新出现的基因编辑技术，其主要过程是向导RNA（gRNA,含与目的基因部分序列配对的单链区）与Cas9核酸酶结合，引导Cas9核酸酶对DNA局部解旋并进行定点切割。科研人员利用该技术定向敲除猪胎儿成纤维细胞中MSTN基因，以期获得生长速度快、瘦肉率高的新品种。过程如下图，其中BsmBI、Kpnl、EC0RI表示相应限制酶的识别位点。分析回答：

（1）图中①过程用到的工具酶有　　　　　　 ，图中gRNA基因序列设计的主要依据是　　　　　　　　 。

（2）科研人员可利用　　　　　　　　 （方法）将重组质粒导入猪成纤维细胞，经　　　　　　 过程合成Cas9核酸酶。

（3）过程③与DNA复制相比，特有的碱基配对方式有　　　　　　　 。

（4）分析发现某基因敲除细胞株中MSTN基因的表达水平为正常细胞的50％，说明　　　　　　　　　　 。

（5）欲利用MSTN基因缺失成纤维细胞培育成MSTN基因缺失猪，请简要写出基本的流程。　　　　　　　　　　 。

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细胞衰老和干细胞耗竭是机体衰老的重要标志，转录激活因子（YAP）是发育和细胞命运决定中发挥重要作用的核心蛋白。研究人员利用CRISPR/Cas9基因编辑技术和定向分化技术产生YAP特异性敲除的人胚胎干细胞，YAP缺失的干细胞表现出严重的加速衰老症状。下列叙述错误的是（　　 ）

A.YAP缺失的干细胞形态、结构和功能会发生改变

B.该转录激活因子的合成需要核糖体等细胞器参与

C.推测YAP在维持人成体干细胞年轻态中发挥着关键作用

D.CRISPR/Cas9基因编辑过程中会断裂基因中的高能磷酸键

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细胞衰老和干细胞耗竭是机体衰老的重要标志，转录激活因子YAP是发育和细胞命运决定中发挥重要作用的蛋白质。研究人员利用CRISPR/Cas9基因编辑技术和定向分化技术来产生YAP特异性缺失的人胚胎干细胞，YAP缺失的干细胞会表现出严重的加速衰老。下列叙述错误的是（　　 ）

A.推测YAP在维持人体干细胞年轻态中发挥着关键作用

B.转录激活因子YAP的合成需要在核糖体上进行

C.YAP缺失的干细胞的形态结构和功能会发生改变

D.CRISPR/Cas9基因编辑过程中，基因中的高能磷酸键会断裂

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近年诞生的 CRISPR／Cas9基因编辑技术可进行基因定点编辑。 CRISPR／Cas9系统主要包括Cas9（核酸内切酶）和向导RNA，其原理是由向导RNA引导Cas9到一个特定的基因位点进行切割。（上述过程见下图）。下列相关叙述正确的是

A. CRISPR／Cas的组成物质是在核糖体上合成的

B. 向导RNA的合成需要逆转录酶的参与

C. 基因的定点编辑过程只涉及碱基A－U，G—C互补配对

D. 切割后形成的每个DNA片段均含有两个游离的磷酸基团

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科学家发现细菌细胞中存在清除入侵病毒DNA的功能系统（见下图1），并发明了CRISPR/Cas9基因编辑技术，目前已成为生物科学领域最热门的基因操作技术。下图2 是科研人员运用CRISPR/Cas9基因编辑技术（其中表达载体1的作用是在受体细胞中控制合成CRISPR复合体，表达载体2可以与相应DNA的同源区进行互换、重组），成功地将基因A精确导入到绒山羊细胞内的甲、乙两个基因之间，并和绿色荧光蛋白基因一起表达的过程示意图。请回答。

（1）由图1可知，CRISPR复合体中crRNA的主要功能是________________________，而Cas9蛋白催化断裂的化学键位于____________之间。细菌的这种清除能力的生理意义是________________________。

（2）结合对图1的理解，图2中表达载体1首先要表达出含有________________________序列的crRNA和Cas9蛋白，以结合形成CRISPR复合体。

（3）根据图2，基因表达载体2上需要加入:①基因甲片段、②基因乙片段、③基因A、④绿色荧光蛋白基因等四种DNA片段，这4种片段在载体上的正确排列顺序应是___________（用序号代表相应片段）。在形成重组DNA时需要___________酶参与催化表达载体2与绒山羊DNA的连接。

（4）实验室一般会将重组DNA导入山羊的胚胎干细胞中，以培育、筛选出转基因山羊，选择胚胎干细胞作为受体细胞的主要依据是______________________。

（5）与传统的基因工程相比较，运用CRISPR/Cas9基因编辑技术培育转基因生物的明显优点是_________________________________。

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CRISPR/Cas9系统基因编辑技术是近年来颇受关注的一项新技术。该基因表达系统主要包含引导RNA和Cas9蛋白两个部分，引导RNA能识别并结合特定的DNA序列，从而引导Cas9蛋白结合到相应位置并剪切DNA，最终实现对靶基因序列的编辑。研究人员试图用CRISPR/Cas9系统对水稻产量基因Q基因进行编辑，请回答下列问题：

（1）研究发现，CRISPR/Cas9仅存在于原核生物，故需借助____________技术才能在水稻细胞中发挥作用。Cas9蛋白与_____________酶的功能相似。

（2）首先依据___________的部分序列设计DNA片段A（负责编码相应引导RNA），再将片段A与含有Cas9基因的质粒B连接，以构建编辑水稻Q基因的CRISPR/Cas9系统基因表达载体（如图所示）。位点Ⅰ、位点Ⅱ分别表示_____________酶切位点。

（3）质粒B大小为2.5kb（位点Ⅰ与位点Ⅱ相隔60b），经酶切后的片段A大小为0.5kb（千碱基对），连接形成的表达载体大小为___________kb。

（4）常用农杆菌转化法将目的基因导入水稻受体细胞，依据农杆菌的侵染特点，目的基因将插入到Ti质粒的_______上，经过转化作用，进入水稻细胞，并将其插入到____________，从而使其得以维持稳定和表达。

（5）CRISRP/Cas9基因编辑技术有时存在编辑对象出错而造成脱靶，试从引导RNA的角度分析脱靶的原因_________________________________________________。

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CRISPR/Cas9系统基因编辑技术是近年来颇受关的一项新技术。该基因表达系统主要包含引RNA和Cas9蛋两个部分，引导RNA能识别并结合特定的DNA序列，从而引导Cas9蛋白结合到相应位置并剪切DNA，最终实现对靶基因序列的编辑。研究人员试图CRISPR/Cas9系统对水稻产量基因Q基因进行编辑，请回答下列问题：

（1）研究发现，CRISPR/Cas仅存在于原核生物，故需借助__________技术才能在水稻细胞中发挥作用。Cas9蛋白与__________酶的功能相似。

（2）首先依据__________的部分序列设计DNA片段A（负责编码相应引导RNA），再将片段A与含有Cas9基因的质粒B连接，以构建编辑水稻Q基因的CRISPR/Cas9系统基因达载体（如图所示），该过程中需要用到的两类工具酶有________________。

（3）质粒B大小为2．5kb（位点Ⅰ与位点Ⅱ相隔60b），经酶切后的片段A大小为0．5kb（千碱基对），连接形成的表达载体大小为__________kb。

（4）常用农杆菌转化法将目的基因导入水稻受体细胞，依据农杆菌的侵染特点，目的基因将插入到Ti质粒的__________上，经过转化作用，进入水稻细胞，并将其插入到__________，从而使其得以维持稳定和表达。

（5）CRISRP/Cas基因编辑技术有时存在编辑对象出错而造成脱靶，试从引导RNA的角度分析脱靶的原因____________________。

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2019年10月，有关报道称科学家利用“CRISPR/Cas9”编辑技术，修改常规体外受精卵的基因，获得首例抗艾滋病基因编辑婴儿。回答下列问题。

（1）要完成体外受精，需先采集卵母细胞，经体外培养到________（填时期），才能与获能精子形成受精卵。

（2）在体外培养受精卵时，除给予一定量的________以维持细胞呼吸外，还需要提供CO2以维持_______；培养受精卵时需要定期更换培养液，其原因是_________。人的体外受精胚胎可在________个细胞阶段移植。

（3）“基因编辑婴儿”就是在体外培养胚胎过程中对基因进行编辑，其中外源基因导入的方法是_________________________________，外源基因插入受精卵DNA上后，有的受精卵会死亡，分析最可能的原因是_________________________________________________。

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2019年，中国科学院神经科学研究所利用CRISPR--Cas9基因编辑技术，成功用基因敲除猴的体细胞通过克隆技术培育了 5只克隆疾病猴。下列叙述正确的是（　　 ）

A.为了获得更多的猴卵（母）细胞，要对供核的猴经超数排卵处理

B.体外培养受精卵时，培养液中通常需加入动物血清、蔗糖等成分

C.胚胎移入前要对受体猴注射免疫抑制剂，以减弱或消除免疫排斥反应

D.克隆猴被用于人类疾病的治疗和药物检测可以减少个体差异对实验的干扰

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