Question

【題目】2018年11月，南方科技大學副教授賀建奎借助基因編輯技術，誕生了第一例能天然抵抗HIV的嬰兒。CRISPR/Cas9基因編輯技術可簡單、準確地進行基因定點編輯。其原理是由一條單鏈向導RNA引導核酸內切酶Cas9到一個特定的基因位點進行切割。通過設計向導RNA中20個堿基的識別序列，可人為選擇DNA上的目標位點進行切割（如圖所示）。請據圖

（1）向導RNA中的雙鏈區(qū)遵循_____________。

（2）若α鏈剪切位點附近序列為……TCCAGAATC……，則相應的識別序列為_______________________。

（3）Cas9蛋白由基因C指導在________中合成。圖丙代表的是一個________分子的結構簡圖，組成該分子的單體是_________，圖中被運輸的氨基酸是________。（脯氨酸密碼子為CCG，精氨酸密碼子為CGG，丙氨酸密碼子為GCC，甘氨酸密 碼子為GGC）

（4）基因C在編碼蛋白質時，控制最前端幾個氨基酸的DNA序列如圖乙所示（起始密碼子為AUG或GUG）。在發(fā)生轉錄時，作為模板鏈的是圖中的________（填“a”或“b”）鏈。若由于基因C中一個堿基對發(fā)生替換，而導致合成的肽鏈中第3 位氨基酸變成了亮氨酸（密碼子有CUU、CUC、CUA、CUG），則該基因中堿基對替換情況是___________。

Answer 1

【答案】堿基互補配對原則 ．．．．．．UCCAGAAUC．．．．．． 核糖體 tRNA 核糖核苷酸 丙氨酸 b G//C 替換成 C//G

【解析】

據圖分析，圖甲中目標DNA中間的一條鏈上的堿基序列與向導RNA的識別序列堿基互補配對，引導核酸內切酶Cas9將目標DNA的該片段兩條單鏈都切開；圖乙為基因C的結構圖，含有兩條單鏈；圖丙為tRNA，是翻譯過程中轉運氨基酸的根據，其下端的三個堿基為反密碼子，與mRNA上的密碼子配對。

（1）向導RNA中的雙鏈區(qū)應遵循堿基互補配對原則。

（2）由于圖中的識別序列和α鏈上的堿基序列都與對應的DNA單鏈上的堿基互補配對，所以向導RNA上相應的識別序列為 ．．．．．．UCCAGAAUC．．．．．．。

（3）Cas9蛋白屬于蛋白質，在核糖體中合成；圖丙代表的是tRNA分子的結構簡圖，組成該分子的單體是核糖核苷酸；tRNA運輸的氨基酸由mRNA上的密碼子來決定，而密碼子的閱讀順序應沿圖丙中核糖體的移動方向來閱讀，故密碼子應為GCC，其決定的氨基酸為丙氨酸。

（4）分析圖乙可知，由于密碼子為AUG或GUG，其對應的模板鏈上的堿基序列為TAC或CAC，因此模板鏈為b鏈；以b鏈為模板轉錄成的mRNA的堿基序列為GUAUGCAAGUCUCC， AUG為起始密碼子，故第3個氨基酸的密碼子為GUC，若由于基因C中一個堿基對發(fā)生替換，而導致合成的肽鏈中第3位氨基酸變成了亮氨酸，其密碼子有CUU、CUC、CUA、CUG，則對比GUC可知，密碼子由GUC變成 了 CUC，故推知該基因中堿基對替換情況是G//C替換成C//G。