Question

【題目】根據(jù)以下植物基因工程的操作步驟，回答有關(guān)問(wèn)題。

（1）利用PCR技術(shù)從cDNA文庫(kù)中獲取目的基因（基因序列未知），需根據(jù)相應(yīng)蛋白質(zhì)的氨基酸序列設(shè)計(jì)多種引物，原因是____________，基因表達(dá)載體中目的基因上游的____________是RNA聚合酶的識(shí)別位點(diǎn)。

（2）將目的基因?qū)�入植物�?xì)胞采用最多的方法是____________。

（3）下圖是利用CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)將目的基因?qū)�入植物受體細(xì)胞的示意圖。圖中質(zhì)粒含CRISPR基因和Cas9基因，CRISPR基因轉(zhuǎn)錄的sgRNA可以特異性識(shí)別細(xì)胞核DNA分子中的特定序列，Cas9基因表達(dá)的Cas9酶能切割被sgRNA識(shí)別的DNA序列。重組片段中的目的基因，能通過(guò)DNA損傷修復(fù)和被切割的DNA序列連接。

sgRNA通過(guò)____________特異性識(shí)別細(xì)胞核DNA分子中的有關(guān)序列，sgRNA、Cas9酶和基因工程中的基本工具____________作用相似。不同基因工程中利用的CRISPR/Cas9質(zhì)粒有差異，這些質(zhì)粒中所含的CRISPR基因通常是____________（填“相同”或“不同”）的，所含的Cas9基因通常是____________（填“相同”或“不同”）的。

（4）利用CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)將目的基因?qū)�入受體細(xì)胞與“（2）”中使用的方法相比，優(yōu)點(diǎn)是____________。

Answer 1

【答案】一種氨基酸可能有多種密碼子，對(duì)應(yīng)的DNA堿基序列有多種 啟動(dòng)子 農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法 與目標(biāo)DNA的部分堿基序列配對(duì) 限制性核酸內(nèi)切酶（或限制酶） 不同 不同 使目的基因精確定點(diǎn)敲入，實(shí)驗(yàn)操作更加精準(zhǔn)、高效

【解析】

1、絕大多數(shù)氨基酸都有幾個(gè)密碼子，這一現(xiàn)象稱作密碼子的簡(jiǎn)并。

2、基因表達(dá)載體的組成是：目的基因、啟動(dòng)子、終止子、標(biāo)記基因，其中啟動(dòng)子位于基因的首端，是RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位，驅(qū)動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄出mRNA。

3、分析題圖：CRISPR基因轉(zhuǎn)錄的sgRNA可指引Cas9到一個(gè)特定的基因位點(diǎn)進(jìn)行切割，使相應(yīng)部位的核苷酸之間的磷酸二酯斷裂。

（1）由于一種氨基酸可能有多種密碼子，對(duì)應(yīng)的DNA堿基序列有多種，所以根據(jù)相應(yīng)蛋白質(zhì)的氨基酸序列設(shè)計(jì)引物時(shí)，引物的序列可以有多種。啟動(dòng)子是RNA聚合酶的識(shí)別和結(jié)合位點(diǎn)。

（2）將目的基因?qū)�入植物�?xì)胞采用最多的方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法。

（3） 由圖可知：sgRNA能夠與目標(biāo)DNA的部分堿基序列配對(duì)，進(jìn)而特異性識(shí)別細(xì)胞核DNA分子中的有關(guān)序列。sgRNA可指引Cas9結(jié)合到特定的切割位點(diǎn)，Cas9在特定切割位點(diǎn)進(jìn)行切割，使相應(yīng)部位的核苷酸之間的磷酸二酯斷裂，因此sgRNA、Cas9酶和基因工程中的基本工具限制性核酸內(nèi)切酶（或限制酶）作用相似。不同基因工程中定點(diǎn)編輯的基因不同，據(jù)此可推知：質(zhì)粒中所含的CRISPR基因通常是不同的，所含的Cas9基因通常是不同的。

（4） 采用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將目的基因?qū)�入植物�?xì)胞，隨機(jī)性較強(qiáng)，很容易弓|起其它基因功能的喪失，而且目的基因插入的位置不固定。利用CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)將目的基因?qū)�入受體細(xì)胞，可使目的基因精確定點(diǎn)敲入，實(shí)驗(yàn)操作更加精準(zhǔn)、高效。