Question

【題目】現(xiàn)代生物技術

中國科學院神經(jīng)科學研究所利用 CRISPR-Cas9 基因編輯技術（圖 1）構(gòu)建了一批敲除調(diào)控生物節(jié)律關鍵基因 BMAL1 的生物節(jié)律紊亂獼猴，作為抗失眠治療研究的動物模型。

（CRISPR-Cas9 基因編輯的工作原理）

CRISPR-Cas9 基因編輯系統(tǒng)由單鏈向?qū)?/span>RNA（sgRNA）和Cas9 蛋白組成，其中 sgRNA 的堿基序列可以人為任意設計，當其與靶 DNA 上某序列發(fā)生局部互補結(jié)合時，Cas9 蛋白就可以像“剪刀”一樣切斷此處的DNA 序列。

（1）sgRNA 和Cas9 蛋白組成的系統(tǒng)，在功能上最接近于_____。

A. DNA 水解酶 B. RNA 聚合酶 C. 限制性內(nèi)切酶 D. 限制性外切酶

（2）圖 2 所示為 DNA 分子局部結(jié)構(gòu)示意圖，方框中所示結(jié)構(gòu)稱為____________________________， Cas9 蛋白的作用位點是圖 2 中的________________________（選填①、②或③）。在使用 CRISPR-Cas9技術從靶基因中切除一個片段后，細胞需對 DNA 分子上產(chǎn)生的斷裂切口進行連接修復， 參與這一修復過程的酶在功能上最接近于_________。

A. DNA 聚合酶 B. RNA 聚合酶 C. DNA 連接酶 D. RNA 連接酶

（3）在構(gòu)建 BMAL1 基因敲除的生物節(jié)律紊亂獼猴時，應通過何種技術將 CRISPR-Cas9基因編輯系統(tǒng)導入獼猴的何種細胞_______________。

A. 干細胞技術、受精卵 B. 干細胞技術、去核卵細胞

C. 顯微注射技術、受精卵 D. 顯微注射技術、去核卵細胞

（生物節(jié)律紊亂獼猴的批量生產(chǎn)）

中國科學院神經(jīng)科學研究所采用 CRISPR-Cas9 基因編輯技術所獲得的第一代生物節(jié)律紊亂獼猴中，個體之間 BMAL1 基因被編輯的程度各不相同，導致每只獼猴所表現(xiàn)出的生物節(jié)律紊亂程度存在差異。

（4）科學家認為，第一代生物節(jié)律紊亂獼猴無法直接作為抗生物節(jié)律失常治療研究的動物模型，請從實驗設計基本原則的角度分析其原因___________________為了克服這一局限，在第一代生物節(jié)律紊亂獼猴基礎上構(gòu)建第二代能夠直接用作抗生物節(jié)律失常治療研究的動物模型時，應借助的現(xiàn)代生物技術是__________________。

Answer 1

【答案】C （腺嘌呤）脫氧核苷酸 ② C C 每一只獼猴的生物節(jié)律紊亂程度都不同，既無法基于單一變量原則研究比較不同治療方案的優(yōu)劣，也無法基于平行重復原則對同一治療方案的療效多次實驗取平均值 取某一具有特定生物節(jié)律紊亂程度的獼猴體細胞核若干，通過細胞核移植技術克隆出若干與其具有相同性狀的第二代獼猴

【解析】

分析圖1：圖1為CRISPR-Cas9基因編輯的工作原理，sgRNA和Cas9蛋白組成的系統(tǒng)中sgRNA的堿基序列可以人為任意設計，當其與靶DNA上某序列發(fā)生局部互補結(jié)合時，Cas9蛋白就可以像“剪刀”一樣切斷此處的DNA序列。

分析圖2：圖2為DNA分子片段，其中方框中為腺嘌呤脫氧核苷酸，①為氫鍵，②為脫氧核苷酸之間磷酸二酯鍵，③為脫氧核苷酸內(nèi)部的磷酸二酯鍵。

（1）sgRNA和Cas9蛋白組成的系統(tǒng)中sgRNA的堿基序列可以人為任意設計，當其與靶DNA上某序列發(fā)生局部互補結(jié)合時，Cas9蛋白就可以像“剪刀”一樣切斷此處的DNA序列。由此可見，其在功能上最接近于限制性內(nèi)切酶，故選C。

（2）圖2所示為DNA分子局部結(jié)構(gòu)示意圖，其中方框中所示結(jié)構(gòu)稱為腺嘌呤脫氧核苷酸；Cas9蛋白的作用位點是脫氧核苷酸之間的磷酸二酯鍵，即圖2中的②；在使用CRISPR-Cas9技術從靶基因中切除一個片段后，細胞需對DNA分子上產(chǎn)生的斷裂切口進行連接修復，參與這一修復過程的酶在功能上最接近于DNA連接酶，故選C。

（3）將目的基因?qū)�入動物細胞常用的方法是顯微注射法；由于受精卵的全能性最高，因此應該將目的基因?qū)�入受精卵中，故選C。

（4）科學家認為，第一代生物節(jié)律紊亂獼猴無法直接作為抗生物節(jié)律失常治療研究的動物模型，原因是每一只獼猴的生物節(jié)律紊亂程度都不同，既無法基于單一變量原則研究比較不同治療方案的優(yōu)劣，也無法基于平行重復原則對同一治療方案的療效多次實驗取平均值；為了克服這一局限，在第一代生物節(jié)律紊亂獼猴基礎上構(gòu)建第二代能夠直接用作抗生物節(jié)律失常治療研究的動物模型時，應借助核移植技術，即取某一具有特定生物節(jié)律紊亂程度的獼猴體細胞核若干，通過細胞核移植技術克隆出若干與其具有相同性狀的第二代獼猴。