江蘇揚州2020-2021高三第一學期期中生物—基因拼接技術

2020-11-20 06:24:12 621 views
摘要

變式訓練1.2020年諾貝爾化學獎授予了兩位開發出CRISPR/Cas9基因編輯技術的科學家,該技術在實體瘤研究中得到廣泛應用。

江蘇揚州2020-2021高三第一學期期中生物—基因拼接技術

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原題1(江蘇省揚州2021屆高三期中生物)24. (11分)科研人員發現在人類腫瘤細胞中LMNA基因表達異常, LMNA基因編碼的核纖層蛋白與維持細胞核的正常形態有關。科研人員利用CRISPR/Cas9技術對體外培養的HepG2 (人源肺癌細胞)細胞株進行基因編輯,獲得了LMNA基因敲除的穩定細胞系。


江蘇揚州2020-2021高三第一學期期中生物—基因拼接技術


(1) Cas9是一種核酸內切酶,它與sgRNA (嚮導RNA)構成的複合體能與DNA分子特定鹼基序列結合,如圖1.作用原理是sgRNA與DNA單鏈進行鹼基互補配對,然後由Cas9催化_____________鍵水解,從而使DNA分子在PAM序列.(幾乎存在於所有基因中)的. 上被切斷。

(2)一般來說,在使用CRISPR/Cas9系統對不同基因進行編輯時,應使用Cas9和_____________(填「相同」或「不同」)的sgRNA結合構成複合體進行相關基因的編輯,其中Cas9對DNA的切割_____________(填「具有」或「不具有」)類似於限制酶的「限制性」。

(3) HepG2 細胞中沒有編碼Cas9的基因,需將Cas9基因及sgRNA基因拼接形成拼接基因並與質粒結合導入HepG2細胞,sgRNA 的合成需要_____________酶的催化。

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(4)用圖2中的質粒以及含Cas9-sgRNA拼接基因的DNA片段構建表達載體時,應選用_____________進行酶切。將構建好的表達載體與用_____________處理的細菌置於適宜反應體系中培養。然後將培養的細菌塗佈於含_____________的平板培養基上,37培養,24h 後挑取菌落,提取質粒作為模板,選擇圖3中引物組合_____________和_____________,通過PCR和電泳技術鑒定是否重組成功。

(5)用鑒定成功的工程菌對HepG2細胞進行轉染,培養三天後收集HepG2細胞,從分子水平和細胞水平檢測導入是否成功。

①提取HepG2細胞的基因組,對DNA分子的_____________序列進行檢測。

②請寫出細胞水平的一.項檢測指標: _____________.

參考答案.(11分)

(1)磷酸二酯鍵

(2)不同 不具有

(3)RNA聚合酶

(4)EcoRI Ca2+(CaCl2) 嘌呤黴素 I Ш(兩空位置可調換)

(5)①鹼基 (或核苷酸)

②HepG2細胞的細胞核形態或單位時間內細胞數目的增長量等(合理即可)

變式訓練1.(12分)2020年諾貝爾化學獎授予了兩位開發出CRISPR/Cas9基因編輯技術的科學家,該技術在實體瘤研究中得到廣泛應用。

(1)Cas9是一種來自細菌的核酸內切酶,由相關基因指導在___________上合成,它與sgRNA構成的複合體能與DNA分子特定鹼基序列結合,如圖1。作用原理是sgRNA與DNA單鏈進行____________,並在PAM序列(幾乎存在於所有基因中)上游切斷DNA雙鏈的_____________鍵。


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圖1CRISPR/Cas9基因編輯技術原理示意圖

(2)結直腸癌是常見的消化道惡性腫瘤,研究發現APC基因發生突變引起的結腸和直腸腺瘤性息肉與結直腸癌密切相關。將_______________因及靶向小鼠APC基因的16號外顯子的雙鏈sgRNA拼接後形成_____________與慢病毒載體結合,導入小鼠結腸細胞,獲得APC基因缺失的結腸細胞,通過粘膜注射,將APC基因缺失結腸細胞原位移植入免疫缺陷小鼠,生成腺瘤,獲得結直腸癌小鼠模型,請寫出該模型的一種應用____________。

(3)CRISPR/Cas9技術還可用於結直腸癌相關基因功能的研究。研究人員通過CRISPR/Cas9技術在人結腸癌細胞HRT18中敲除產促紅細胞生成素人幹細胞A1受體基因(EPHA1基因),進行細胞劃痕實驗。


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圖2細胞劃痕實驗流程圖


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圖 3 細胞劃痕實驗結果


註:細胞在新更換的培養基中無法增殖

由圖可知,與另外兩組相比,48h後c組細胞劃痕的寬度較___________,說明_____________。

(4)請寫出CRISPR/Cas9基因編輯技術其他可能的一項應用__________________________。

參考答案.(12分)(1)核糖體;鹼基互補配對;磷酸二酯

(2)Cas9;目的基因;研究藥物對結直腸癌小鼠的治療效果,研究結直腸癌發病機理

(3)①空質粒;②胰蛋白酶;③貼壁;

④小;EPHA1基因可抑制人結腸癌細胞擴散轉移

(4)基因治療、動植物品種改良

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