题目
学习下面材料，回答（1）～（5）题。细菌CRISPR-Cas系统CRISPR-Cas系统是广泛存在于细菌和古细菌中的一种获得性免疫系统。细菌中转入有益基因时，CRISPR基因功能会缺失，当外源基因对细菌生存造成威胁时，CRISPR的表达会发生上调，启动细菌的适应性免疫。其防御机制分为适应阶段、基因表达阶段和干扰阶段。有害的外源核酸中部分短序列会被细菌整合并插入到其CRISPR序列中（图1）、随后相关基因表达出Cas蛋白、tracrRNA，以及CRISPR序列会表达出一条前体crRNA（Pre-crRNA），Pre-crRNA的某些序列被剪切，形成多个crRNA。外源DNA短序列-|||-病毒-|||-目标DNA-|||-___ ______-|||-90-|||-ThacrDNA、Cas基因前导序列量发水列 ___-|||-CRISPR序列-|||-RNA①-|||-3 D -RNA②-|||-图1 细菌 |SPR-CaS 系统的适应阶段 图2 细菌 |SPR-CaS. 系统的干扰阶段每条crRNA、tracrRNA与Cas蛋白形成稳定的效应复合物（图2）。在干扰阶段中，复合物中Cas蛋白使外源DNA解旋，RNA①与之互补配对形成特殊结构，随后Cas蛋白构象发生变化并切割该段DNA的特定序列。在此过程中，Cas蛋白有两个主要的功能位点。切割与RNA①互补配对的DNA单链的H位点，以及切割非互补配对链的R位点。经改造的细菌CRISPR-Cas系统已被广泛应用到基因定点编辑、基因组筛选、基因转录调控等领域、但仍存在许多问题有待深入解决与探索。（1）细菌将外源DNA整合到CRISPR序列中，是对可遗传变异类型中的 ____ 的扩展。（2）结合图1分析，有害的外源DNA被细菌整合并插入到CRISPR序列中，成为 ____ 序列，CRISPR序列中 ____ 序列的转录产物存在核酸酶的识别位点，因此Pre-crRNA被剪切形成crRNA。结合图2分析，tracrRNA和crRNA有 ____ （选填“相同”“互补”）序列，可相互结合，进而与Cas蛋白形成效应复合物。（3）结合文章分析图2中RNA①是 ____ （选填“crRNA”“tracrRNA”），起到对外源DNA的识别作用，进而将复合物精准定位。（4）下列说法正确的有 ____ （多选）。A.细菌体内的Cas是具有类似解旋酶和限制酶作用的双功能蛋白B.Cas剪切外源DNA片段的精准性与RNA①的长度呈正相关C.可通过CRISPR-Cas技术靶向治疗21-三体综合征患者D.细菌CRISPR序列中重复序列的种间差异小于间隔序列（5）从进化观分析，转入有益基因时，细菌CRISPR基因功能缺失的积极意义是 ____ 。
学习下面材料，回答（1）～（5）题。
细菌CRISPR-Cas系统
CRISPR-Cas系统是广泛存在于细菌和古细菌中的一种获得性免疫系统。细菌中转入有益基因时，CRISPR基因功能会缺失，当外源基因对细菌生存造成威胁时，CRISPR的表达会发生上调，启动细菌的适应性免疫。其防御机制分为适应阶段、基因表达阶段和干扰阶段。
有害的外源核酸中部分短序列会被细菌整合并插入到其CRISPR序列中（图1）、随后相关基因表达出Cas蛋白、tracrRNA，以及CRISPR序列会表达出一条前体crRNA（Pre-crRNA），Pre-crRNA的某些序列被剪切，形成多个crRNA。
每条crRNA、tracrRNA与Cas蛋白形成稳定的效应复合物（图2）。在干扰阶段中，复合物中Cas蛋白使外源DNA解旋，RNA①与之互补配对形成特殊结构，随后Cas蛋白构象发生变化并切割该段DNA的特定序列。在此过程中，Cas蛋白有两个主要的功能位点。切割与RNA①互补配对的DNA单链的H位点，以及切割非互补配对链的R位点。
经改造的细菌CRISPR-Cas系统已被广泛应用到基因定点编辑、基因组筛选、基因转录调控等领域、但仍存在许多问题有待深入解决与探索。
（1）细菌将外源DNA整合到CRISPR序列中，是对可遗传变异类型中的 ____ 的扩展。
（2）结合图1分析，有害的外源DNA被细菌整合并插入到CRISPR序列中，成为 ____ 序列，CRISPR序列中 ____ 序列的转录产物存在核酸酶的识别位点，因此Pre-crRNA被剪切形成crRNA。结合图2分析，tracrRNA和crRNA有 ____ （选填“相同”“互补”）序列，可相互结合，进而与Cas蛋白形成效应复合物。
（3）结合文章分析图2中RNA①是 ____ （选填“crRNA”“tracrRNA”），起到对外源DNA的识别作用，进而将复合物精准定位。
（4）下列说法正确的有 ____ （多选）。
A.细菌体内的Cas是具有类似解旋酶和限制酶作用的双功能蛋白
B.Cas剪切外源DNA片段的精准性与RNA①的长度呈正相关
C.可通过CRISPR-Cas技术靶向治疗21-三体综合征患者
D.细菌CRISPR序列中重复序列的种间差异小于间隔序列
（5）从进化观分析，转入有益基因时，细菌CRISPR基因功能缺失的积极意义是 ____ 。
细菌CRISPR-Cas系统
CRISPR-Cas系统是广泛存在于细菌和古细菌中的一种获得性免疫系统。细菌中转入有益基因时，CRISPR基因功能会缺失，当外源基因对细菌生存造成威胁时，CRISPR的表达会发生上调，启动细菌的适应性免疫。其防御机制分为适应阶段、基因表达阶段和干扰阶段。
有害的外源核酸中部分短序列会被细菌整合并插入到其CRISPR序列中（图1）、随后相关基因表达出Cas蛋白、tracrRNA，以及CRISPR序列会表达出一条前体crRNA（Pre-crRNA），Pre-crRNA的某些序列被剪切，形成多个crRNA。
每条crRNA、tracrRNA与Cas蛋白形成稳定的效应复合物（图2）。在干扰阶段中，复合物中Cas蛋白使外源DNA解旋，RNA①与之互补配对形成特殊结构，随后Cas蛋白构象发生变化并切割该段DNA的特定序列。在此过程中，Cas蛋白有两个主要的功能位点。切割与RNA①互补配对的DNA单链的H位点，以及切割非互补配对链的R位点。
经改造的细菌CRISPR-Cas系统已被广泛应用到基因定点编辑、基因组筛选、基因转录调控等领域、但仍存在许多问题有待深入解决与探索。
（1）细菌将外源DNA整合到CRISPR序列中，是对可遗传变异类型中的 ____ 的扩展。
（2）结合图1分析，有害的外源DNA被细菌整合并插入到CRISPR序列中，成为 ____ 序列，CRISPR序列中 ____ 序列的转录产物存在核酸酶的识别位点，因此Pre-crRNA被剪切形成crRNA。结合图2分析，tracrRNA和crRNA有 ____ （选填“相同”“互补”）序列，可相互结合，进而与Cas蛋白形成效应复合物。
（3）结合文章分析图2中RNA①是 ____ （选填“crRNA”“tracrRNA”），起到对外源DNA的识别作用，进而将复合物精准定位。
（4）下列说法正确的有 ____ （多选）。
A.细菌体内的Cas是具有类似解旋酶和限制酶作用的双功能蛋白
B.Cas剪切外源DNA片段的精准性与RNA①的长度呈正相关
C.可通过CRISPR-Cas技术靶向治疗21-三体综合征患者
D.细菌CRISPR序列中重复序列的种间差异小于间隔序列
（5）从进化观分析，转入有益基因时，细菌CRISPR基因功能缺失的积极意义是 ____ 。
题目解答
答案
解：有害的外源核酸中部分短序列会被细菌整合并插入到其CRISPR序列中（图1）、随后相关基因表达出Cas蛋白、tracrRNA，以及CRISPR序列会表达出一条前体crRNA（Pre-crRNA），Pre-crRNA的某些序列被剪切，形成多个crRNA。
每条crRNA、tracrRNA与Cas蛋白形成稳定的效应复合物（图2）。在干扰阶段中，复合物中Cas蛋白使外源DNA解旋，RNA①与之互补配对形成特殊结构，随后Cas蛋白构象发生变化并切割该段DNA的特定序列。在此过程中，Cas蛋白有两个主要的功能位点。切割与RNA①互补配对的DNA单链的H位点，以及切割非互补配对链的R位点。
经改造的细菌CRISPR-Cas系统已被广泛应用到基因定点编辑、基因组筛选、基因转录调控等领域、但仍存在许多问题有待深入解决与探索。
（1）细菌将外源DNA整合到CRISPR序列中，属于可遗传变异类型中的基因重组。
（2）由图1可知，有害的外源DNA被细菌整合并插入到CRISPR序列中成为间隔序列，CRISPR序列中重复序列的转录产物存在核酸酶的识别位点，因此Pre-crRNA被剪切形成crRNA。结合图2分析，tracrRNA和crRNA有互补序列，可相互结合，进而与Cas蛋白形成效应复合物。
（3）由题干信息可知，在干扰阶段中，复合物中Cas蛋白使外源DNA解旋，RNA①与之互补配对形成特殊结构，随后Cas蛋白构象发生变化并切割该段DNA的特定序列，结合图2中RNA①是crRNA，起到对外源DNA的识别作用，进而将复合物精准定位。
（4）解：A.由图2可知，细菌体内的Cas是具有类似解旋酶和限制酶作用的双功能蛋白，A正确；
B.RNA①的长度越长，越能精准识别外源DNA，Cas剪切外源DNA片段的精准性与RNA①的长度呈正相关，B正确；
C.21-三体综合征患者是染色体数量变异，没有致病基因，不能通过CRISPR-Cas技术靶向治疗，C错误；
D.细菌CRISPR序列中重复序列可在多种细菌中发挥作用，其种间差异小于间隔序列，D正确。
故选：ABD。
（5）从进化观分析，转入有益基因时，若细菌CRISPR基因功能缺失，则细菌可以获取有益基因，获得新性状，更好的适应环境。
故答案为：
（1）基因重组
（2）间隔 重复 互补
（3）crRNA
（4）ABD
（5）获取有益基因，获得新性状，更好的适应环境
每条crRNA、tracrRNA与Cas蛋白形成稳定的效应复合物（图2）。在干扰阶段中，复合物中Cas蛋白使外源DNA解旋，RNA①与之互补配对形成特殊结构，随后Cas蛋白构象发生变化并切割该段DNA的特定序列。在此过程中，Cas蛋白有两个主要的功能位点。切割与RNA①互补配对的DNA单链的H位点，以及切割非互补配对链的R位点。
经改造的细菌CRISPR-Cas系统已被广泛应用到基因定点编辑、基因组筛选、基因转录调控等领域、但仍存在许多问题有待深入解决与探索。
（1）细菌将外源DNA整合到CRISPR序列中，属于可遗传变异类型中的基因重组。
（2）由图1可知，有害的外源DNA被细菌整合并插入到CRISPR序列中成为间隔序列，CRISPR序列中重复序列的转录产物存在核酸酶的识别位点，因此Pre-crRNA被剪切形成crRNA。结合图2分析，tracrRNA和crRNA有互补序列，可相互结合，进而与Cas蛋白形成效应复合物。
（3）由题干信息可知，在干扰阶段中，复合物中Cas蛋白使外源DNA解旋，RNA①与之互补配对形成特殊结构，随后Cas蛋白构象发生变化并切割该段DNA的特定序列，结合图2中RNA①是crRNA，起到对外源DNA的识别作用，进而将复合物精准定位。
（4）解：A.由图2可知，细菌体内的Cas是具有类似解旋酶和限制酶作用的双功能蛋白，A正确；
B.RNA①的长度越长，越能精准识别外源DNA，Cas剪切外源DNA片段的精准性与RNA①的长度呈正相关，B正确；
C.21-三体综合征患者是染色体数量变异，没有致病基因，不能通过CRISPR-Cas技术靶向治疗，C错误；
D.细菌CRISPR序列中重复序列可在多种细菌中发挥作用，其种间差异小于间隔序列，D正确。
故选：ABD。
（5）从进化观分析，转入有益基因时，若细菌CRISPR基因功能缺失，则细菌可以获取有益基因，获得新性状，更好的适应环境。
故答案为：
（1）基因重组
（2）间隔 重复 互补
（3）crRNA
（4）ABD
（5）获取有益基因，获得新性状，更好的适应环境