高中 | 第1 节 基因突变和基因重组 题目答案及解析

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必修二 遗传与进化

第五章 基因突变及其他变异

第1 节 基因突变和基因重组

$\rm CRISPR-Cas12a$系统是第二类用于编辑哺乳动物基因组的$\rm CRISPR-Cas$系统,该系统主要包含$\rm crRNA$$\rm Cas12a$蛋白两部分,$\rm crRNA$能特异性识别并结合特定的$\rm DNA$序列,从而引导$\rm Cas12a$蛋白到相应位置剪切$\rm DNA$。某科研团队基于$\rm CRISPR-Cas12a$系统对宫颈癌细胞中的$\rm KIFC1$基因进行敲除,来探讨$\rm KIFCI$基因在宫颈癌细胞中的功能及对宫颈癌$\rm HeLa$细胞增殖的影响。

$\rm CRISPR-Cas12a$系统中,$\rm crRNA$的序列与目的基因特定碱基序列部分结合,结合区域最多含                 种核苷酸;细菌细胞中的                 也能起到类似$\rm Cas12a$蛋白的作用。若要将$\rm KIFCI$基因从目标$\rm DNA$上剪切下来,需要设计                 $\rm crRNA$

[["$\\rm 8$","限制酶(限制性内切核酸酶)","$\\rm 2$"]]

$\rm CRISPR-Cas12a$系统中,$\rm crRNA$的序列与目的基因特定碱基序列部分结合,结合区域既有$\rm DNA$也有$\rm RNA$,故最多有$\rm 8$种核苷酸($\rm 4$种脱氧核苷酸和$\rm 4$种核糖核苷酸);$\rm Cas12a$蛋白可以到相应位置剪切$\rm DNA$,其作用相当于限制酶;若要将$\rm KIFCI$基因从目标$\rm DNA$上剪切下来,需要有两个切口,而$\rm crRNA$的识别具有特异性,故需要$\rm 2$$\rm crRNA$

为保证目的基因与$\rm PX458$质粒正确连接,在扩增目的基因时,应在引物端加入相应的限制酶序列,其中$\rm P1$的碱基序列为$\rm 5^\prime\ CAGCTGCTC3^\prime$。采用$\rm PCR$技术对一个$\rm DNA$进行扩增时,第$\rm n$次循环共需要引物                 个。

[["$\\rm 2^{n}$"]]

一个$\rm DNA$分子有两条链,第$\rm n$次复制形成$\rm 2^{n}$$\rm DNA$,相当于新合成$\rm 2^{n-1}$$\rm DNA$分子,合成一个$\rm DNA$分子需要两个引物,因此需要的引物数目为$\rm 2^{n-1}\times 2=2^{n}$个。

在目的基因与$\rm PX458$质粒连接时,可用                 (填“  $\rm E.coliDNA$连接酶”或“$\rm T_{4}DNA$连接酶”)进行连接。

[["$\\rm T_{4}DNA$连接酶"]]

$\rm T_{4}DNA$连接酶可连接黏性末端和平末端,故在目的基因与$\rm PX458$质粒连接时,可用$\rm T_{4}DNA$连接酶连接。

$\rm crRNA-Cas12a$重组载体成功转染至$\rm HeLa$细胞,与对照组相比,实验组中$\rm KIFCl$蛋白表达量如图$\rm 2$所示,细胞数目的变化如图$\rm 3$所示,由此可得出的结论是                                                  ,判断依据是                                                                                 

[["

$\\rm KIFC1$基因可以促进$\\rm HeLa$细胞的增殖;敲除细胞株中$\\rm KIFC1$蛋白表达量明显下降,证明$\\rm HeLa$细胞$\\rm KIFC1$基因敲除成功:$\\rm KIFCl$敲除组细胞数目显著低于对照组,表明$\\rm KIFC1$敲除可使$\\rm HeLa$细胞增殖能力下降

"]]

结合图示可知,敲除细胞株中$\rm KIFC1$蛋白表达量明显下降,证明$\rm HeLa$细胞$\rm KIFC1$基因敲除成功:$\rm KIFCl$敲除组细胞数目显著低于对照组,表明$\rm KIFC1$敲除可使$\rm HeLa$细胞增殖能力下降,据此可知,$\rm KIFC1$基因可以促进$\rm HeLa$细胞的增殖。

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