基因編輯與基因工程
Cre-loxP系統能夠實現特定基因的敲除，其技術過程如圖1所示。
（1）Cre酶能隨機識別DNA分子上的兩個相同的loxP序列，并在其中的特定位點切斷DNA雙鏈，其功能類似于基因工程中的 限制限制酶。重新連接切口后，保留圖1中片段 22（填序號），就能實現目標基因的敲除。
（2）“腦彩虹”是一項最新的大腦成像技術，通過熒光蛋白“點亮”大腦內的神經元，幫助科學家了解大腦。
Ⅰ.研究者設計圖2所示的DNA片段。若已知三種熒光蛋白的氨基酸序列，則可通過 化學方法人工合成化學方法人工合成的方法獲得相關基因，再利用限制酶和 DNA連接DNA連接酶將三種熒光蛋白基因和兩種loxP序列、啟動子M與運載體連接，形成重組DNA分子重組DNA分子，將其導入小鼠的 受精卵受精卵細胞中，經過篩選、培育，獲得轉基因小鼠。
Ⅱ.在Cre酶的幫助下，一些熒光蛋白基因可能會被隨機“剪掉”，但兩個loxP1或兩個loxP2之間的基因，最多會被Cre酶敲除一次。同時該轉基因小鼠細胞內存在連接有啟動子N（由信號分子X開啟）的Cre酶基因，因此該小鼠“腦彩虹”的出現可受X的調控：
①若無X作用時，該小鼠腦組織的色彩為 紅紅色，其他組織細胞顏色為 無無色。
②有信號分子X作用時，該小鼠腦組織出現“腦彩虹”，請闡述機理：有X作用時，該小鼠腦組織細胞啟動Cre酶表達，但不同腦細胞中Cre酶識別的loxP序列或作用結果可能不同有可能隨機敲除兩個loxP1之間的紅色熒光蛋白基因，此時為細胞為黃色；有可能敲除兩個loxP2之間的紅色和黃色熒光蛋白基因，此時為細胞藍色；也有可能未成功敲除熒光蛋白基因，此時為細胞為紅色。不同腦細胞差異表達紅色、黃色或藍色熒光蛋白基因，出現“腦彩虹”有X作用時，該小鼠腦組織細胞啟動Cre酶表達，但不同腦細胞中Cre酶識別的loxP序列或作用結果可能不同有可能隨機敲除兩個loxP1之間的紅色熒光蛋白基因，此時為細胞為黃色；有可能敲除兩個loxP2之間的紅色和黃色熒光蛋白基因，此時為細胞藍色；也有可能未成功敲除熒光蛋白基因，此時為細胞為紅色。不同腦細胞差異表達紅色、黃色或藍色熒光蛋白基因，出現“腦彩虹”。
【考點】基因工程在農牧、醫療、食品等方面的應用．
【答案】限制；2；化學方法人工合成；DNA連接；重組DNA分子；受精卵；紅；無；有X作用時，該小鼠腦組織細胞啟動Cre酶表達，但不同腦細胞中Cre酶識別的loxP序列或作用結果可能不同有可能隨機敲除兩個loxP1之間的紅色熒光蛋白基因，此時為細胞為黃色；有可能敲除兩個loxP2之間的紅色和黃色熒光蛋白基因，此時為細胞藍色；也有可能未成功敲除熒光蛋白基因，此時為細胞為紅色。不同腦細胞差異表達紅色、黃色或藍色熒光蛋白基因，出現“腦彩虹”
【解答】
【點評】
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發布：2024/4/20 14:35:0組卷：37引用：1難度：0.6
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1．學習以下材料，回答（1）～（4）題。
利用抑制性tRNA進行無義突變遺傳病的治療
無義突變是由于某個堿基的改變使代表某種氨基酸的密碼子突變為終止密碼子（UAA、UAG或UGA），從而使肽鏈合成提前終止，造成蛋白質的功能改變，引發相關疾病。約有10%～15%的人類基因相關遺傳疾病是由無義突變引發的。常規的基因治療是將正常基因的cDNA序列或是有治療價值的基因（如CRISPR-Cas9相關的基因編輯工具）通過一定的方式導入人體靶細胞內，達到替代或修復缺陷基因、治療疾病的目的。導入基因插入位置不當、過高或過低表達，都可能會導致副作用。盡管基因編輯可以實現生理水平的基因表達，但基因編輯工具引入外源蛋白可能引發強烈的免疫反應仍然是巨大的挑戰。
抑制性tRNA（sup-tRNA）由天然tRNA改造而來，它的反密碼子通過堿基配對原則可以識別無義突變的終止密碼子，使得mRNA在翻譯至無義突變位點時不啟動翻譯終止而是繼續向后進行翻譯，獲得有功能的全長蛋白。
I型黏多糖貯積癥的病因，是相關基因發生無義突變，產生終止密碼子UAG。研究者構建小鼠該突變基因mldua和Flag基因融合的載體（圖1），以及針對該無義突變設計的sup-tRNA表達載體（產生的sup-tRNA能夠識別UAG并攜帶酪氨酸Tyr,簡寫作sup-tRNATyr），將其導入細胞進行研究，發現與具有相似作用的化合物G418比較，sup--tRNA的作用更加顯著（圖2）；進一步利用重組腺相關病毒作為載體將sup-tRNA導入患病小鼠模型中，實驗顯示能夠降低黏多糖過度積存，實現對該病癥的有效治療，其療效可以持續半年以上。
從整體來看，G418在促進跨越無義突變位點繼續翻譯時引入的氨基酸較為隨機，而sup-tRNA引入的氨基酸較為單一，且不會影響內源tRNA穩態，所以sup-tRNA在個體治療中具有很高的安全性，因而在未來基因突變引起的疾病相關治療中具有非常大的應用前景。
（1）侵染時，作為載體的重組腺相關病毒與靶細胞膜上的發生識別，引發內吞，進入細胞后釋放單鏈DNA作為模板，利用宿主細胞的催化合成其互補DNA鏈，再經過過程產生sup-tRNA。
（2）除了引入的氨基酸較為單一，不影響內源tRNA穩態，我們還可推斷，用于治療的sup-tRNA在正常終止密碼子處（填“能”或“不能”）繼續往后翻譯，具有很高的安全性。
（3）研究者構建mldua突變基因和Flag基因融合的載體，目的是通過檢測來確定是否跨越無義突變位點繼續向后翻譯。實驗結果表明，相比于化合物G418，sup-tRNA在促進無義突變位點的翻譯方面更加有效，支持這一結論的依據是：。
（4）有文獻報道，已在近1000個不同的人類基因中發現了7500多個無義突變。常規的基因治療需要為每種疾病設計獨特的治療策略，這將是一項耗費驚人的項目。據此說明sup-tRNA的應用價值。發布：2025/1/3 8:0:1組卷：28引用：1難度：0.6 -
2．人類基因組計劃測定了人體的24條染色體，這24條染色體是（ ）
發布：2024/12/31 0:30:1組卷：115引用：7難度：0.7 -
3．幾丁質是許多真菌細胞壁的重要成分，自然界有些植物能產生幾丁質酶催化幾丁質水解從而抵抗真菌感染。通過基因工程將幾丁質酶基因轉入沒有抗性的植物體內，可增強其抗真菌的能力。如圖表示為獲取幾丁質酶基因而建立cDNA文庫的過程。
（1）圖示以mRNA為材料通過法獲得cDNA，該方法依據的原理是，通過這種方法獲得的基因中因缺乏和結構，導致將其直接導入受體細胞中不能復制和表達。
（2）與選用老葉相比，選用嫩葉更容易提取到mRNA，原因是，且提取RNA時，提取液中需添加RNA酶抑制劑，其目的是。
（3）將從cDNA文庫中獲得的幾丁質酶基因和質粒載體用酶和DNA連接處理后連接起來，構建基因表達載體，DNA連接酶催化形成的化學鍵是。發布：2025/1/5 8:0:1組卷：5引用：1難度：0.7
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