2025届高考生物一轮总复习选择性必修3第十单元生物技术与工程微专题17基因编辑技术及其应用课件

微专题17基因编辑技术及其应用CRISPR/Cas9基因编辑技术能对基因进行定点编辑，其原理是由一条单链向导RNA(sgRNA)引导内切核酸酶Cas9到一个特定的基因位点进行切割(如下图所示)。CRISPR复合体中的sgRNA的主要功能是与靶向基因(目的基因)上特定碱基序列互补，从而定向引导Cas9蛋白与靶向基因结合，并在特定位点切割DNA。CRISPR/Cas9基因编辑技术培育转基因生物，与传统的基因工程相比，其明显优点是可将目的基因定点插入所需位点，避免了因目的基因随机插入宿主细胞DNA引起的生物安全性问题。CRISPR/Cas9基因编辑技术在基因治疗、基因水平进行动植物的育种、研究基因的功能等方面有广阔的应用前景。1．CRISPR/Cas9系统由单链的向导RNA(sgRNA)和内切核酸酶Cas9构成，为高效获得特定基因敲除的斑马鱼系，科研人员利用基因编辑技术(原理如下图所示)，用化学方法合成特定的sgRNA，与Cas9mRNA一起注射到斑马鱼细胞，筛选出特定基因敲除的斑马鱼。下列说法正确的是(

)A．两种RNA可通过显微注射法导入斑马鱼的肌肉细胞B．图中sgRNA通过碱基互补配对实现其引导功能C．Cas9mRNA能对斑马鱼特定基因位点进行切割D．基因敲除后的斑马鱼的发育一定会发生异常√解析：用化学方法合成特定的sgRNA，与Cas9mRNA一起注射到斑马鱼细胞，两种RNA通过显微注射法导入斑马鱼的受精卵，不是肌肉细胞，A项错误；sgRNA通过与DNA的碱基互补配对完成对目标DNA的识别，从而实现Cas9蛋白对DNA分子的定位，引导Cas9蛋白到DNA的特定基因位点进行切割，B项正确；Cas9蛋白能对基因进行切割，Cas9mRNA不能切割基因，C项错误；如果敲除的基因是内含子，则不会导致斑马鱼发育异常，D项错误。2．猪瘟病毒能与猪细胞膜上的LamR受体蛋白结合，进而侵入细胞引起猪瘟。利用基因编辑技术改变LamR受体蛋白基因，使LamR受体蛋白不能与猪瘟病毒正常结合，但不影响生理功能，从而培育出抗猪瘟病毒猪。基因编辑原理是由一条人为设计的单链向导RNA(sgRNA)引导Cas9蛋白到特定的DNA位点进行切割，从而完成对目的基因的编辑。下列叙述错误的是(

)A．培育抗猪瘟病毒猪，一般选择受精卵作为基因编辑的受体细胞，这样获得的个体的所有细胞都无法被猪瘟病毒感染B.Cas9蛋白的功能是准确识别DNA特定序列并进行切割C．改造后的受体细胞经培养发育到囊胚或桑葚胚时，可将其进行冷冻保存或胚胎移植D．通过基因编辑技术改造前后的两种LamR基因是等位基因√解析：培育抗猪瘟病毒猪，一般选择受精卵作为基因编辑的受体细胞，改造后的受精卵开始进行胚胎发育，这样获得的个体的所有细胞都无法被猪瘟病毒感染，A项正确；由题干可知，是单链向导RNA引导Cas9蛋白到特定的DNA位点进行切割，B项错误；改造后的受体细胞经培养发育到囊胚或桑葚胚时，可将其取出向受体进行胚胎移植或冷冻保存，C项正确；通过基因编辑技术改造后的LamR基因与改造前的基因位置相同，控制的性状不同，二者是等位基因，D项正确。3．(2021·海南选择考)CRISPR/Cas9是一种高效的基因编辑技术，Cas9基因表达的Cas9蛋白像一把“分子剪刀”，在单链向导RNA(sgRNA)引导下，切割DNA双链以敲除目标基因或插入新的基因。CRISPR/Cas9基因编辑技术的工作原理如图所示。回答下列问题。(1)过程①中，为构建CRISPR/Cas9重组质粒，需对含有特定sgRNA编码序列的DNA进行酶切处理，然后将其插入到经相同酶切处理过的质粒上，插入时所需要的酶是_________________________。(2)过程②中，将重组质粒导入大肠杆菌细胞的方法是________________。DNA连接酶感受态细胞法(3)过程③～⑤中，sgRNA与Cas9蛋白形成复合体，该复合体中的sgRNA可识别并与目标DNA序列特异性结合，二者结合所遵循的原则是_________________。随后，Cas9蛋白可切割_____________________序列。(4)利用CRISPR/Cas9基因编辑技术敲除一个长度为1200bp的基因，在DNA水平上判断基因敲除是否成功所采用的方法是____________________，基因敲除成功的判断依据是_______________。碱基互补配对原则目标DNA特定的核苷酸DNA分子杂交技术不出现杂交带(5)某种蛋白酶可高效降解羽毛中的角蛋白。科研人员将该蛋白酶基因插入到CRISPR/Cas9质粒中获得重组质粒，随后将其导入到大肠杆菌细胞，通过基因编辑把该蛋白酶基因插入到基因组DNA中，构建得到能大量分泌该蛋白酶的工程菌。据图简述CRISPR/Cas9重组质粒在受体细胞内，将该蛋白酶基因插入到基因组DNA的编辑过程：___________________________________