1 . CRISPR-Cas系统包含CRISPR基因和Cas基因（CRISPR关联基因）两部分，其中CRISPR是细菌等原核生物基因组内的一段重复序列，当病毒入侵后，某些细菌能够把病毒基因的一小段存储到 CRISPR，Cas基因则位于CRISPR基因附近或分散于基因组其他地方，该基因编码的蛋白均可与CRISPR序列区域共同发生作用，CRISPR-Cas系统的组成如下图所示，现在CRISPR-Cas9（由一条单链向导RNA和内切核酸酶Cas9组成）已发展成为对靶向基因进行特定修饰的第三代基因编辑技术。回答下列有关问题：

(1)CRISPR-Cas系统的形成是细菌与病毒_____________的结果，在CRISPR-Cas系统中，前导区作为启动子，是______________识别和结合的部位，能驱动__________________基因的表达过程。
(2)CRISPR—Cas系统中，间隔区应是_______，该系统在细菌中的作用是____________。
(3)CRISPR—Cas9基因编辑技术取代早期基因工程的原因是____________________，根据其组成成分推测其工作的原理并简要叙述_______________。

4 . CRISPR/Cas9基因编辑技术可以按照人们的意愿精准剪切、改变任意靶基因的遗传信息，对该研究有突出贡献的科学家被授予2020年诺贝尔化学奖。其原理是由一条单链向导RNA（SgRNA）引导Cas9蛋白到一个特定的基因位点进行切割，从而达到基因定点敲除、敲入、突变的目的。通过设计向导RNA中20个碱基的识别序列，可人为选择DNA上的目标位点进行切割（如图所示）。

（1）CRISPR/Cas9基因编辑技术中，SgRNA是根据靶基因设计的引导RNA，准确引导Cas9切割与SgRNA配对的靶基因DNA序列。Cas9借助向导RNA对目标DNA分子进行精准定位，依赖于_______；Cas9蛋白能对目标位点进行准确切割，是因为_____________，由此可见，Cas9在功能上属于_______酶。
（2）在使用Cas9对不同目标DNA进行编辑时，应使用Cas9蛋白和__________（填“相同”或“不同”）的向导RNA进行基因编辑。在设计向导RNA识别序列时，若目标DNA的а链切点附近序列为…GAATCTCCA…，则向导RNA上识别序列为_______。
（3）已知玉米中赖氨酸含量较低，原因是与赖氨酸合成过程中的两个关键酶——天冬氨酸激酶和二氢吡啶二羧酸合成酶的活性，受细胞内赖氨酸浓度影响较大。当赖氨酸浓度达到一定量时就影响这两种酶的活性，从而使赖氨酸含量很难提高，不能满足需求。现使用CRISPR/Cas9基因编辑技术对天冬氨酸激酶和二氢吡啶二羧酸合成酶基因进行改造，首先需要构建由启动子、____________（目的基因）、标记基因、终止子等组成的基因表达载体，然后使用________法导入玉米细胞，完成转化后CRISPR/Cas9系统可在玉米体细胞中特定的基因位点改写遗传信息，再经______技术培育成赖氨酸高产的玉米植株。

5 . 机体维持稳态的主要调节机制是神经—体液—免疫调节网络，据图回答相关问题：

（1）激素作为一种化学信号，能把某种调节的信息由内分泌细胞携带至靶细胞，由图一可知，激素①主要通过影响___________来调节生命活动。图一中，若结构乙表示胰岛A细胞，结构甲通过释放“某化学物质”可直接影响激素②的形成与分泌，该化学物质是___________。
（2）图一中若激素①是甲状腺激素，则a的名称是______________________。在寒冷环境中，人体皮肤减少散热的具体生理反应是_________________     。
（3）若图二为某种流感病毒侵入人体后发生免疫反应的图解，据图分析，当入侵病毒的蛋白质与图中寄主细胞表面的___________结合，寄主细胞才能成为效应T细胞识别出的靶细胞。效应T细胞与靶细胞密切接触依赖细胞膜上的B物质，B物质的化学本质是___________。物质A由T细胞分泌，又能诱导生成更多T细胞，则这是一个___________调节过程，物质A为___________。
II、为探究植物免疫的作用机制，科研人员以拟南芥为材料进行研究。
（1）病原菌可向植物体内注入一些效应因子来抑制植物的免疫，植物通过让感病部位出现类似于动物细胞凋亡的现象，阻止病原菌的进一步扩散。植物和病原菌在相互影响中不断进化和发展，称为___________。
（2）科研人员用白粉菌侵染拟南芥突变体植物对抗病原体的免疫，得到下图1和图2所示结果。

据图可知，E基因敲除所导致的_____________________对病原体起到有效的免疫防御作用，据此推测E基因的功能是________________。
（3）研究表明，水杨酸信号作用通路在植物免疫中具有重要作用，P基因控制水杨酸的合成。科研人员利用P基因敲除突变体进一步研究，实验结果如图。

据实验结果推测，P基因对植株免疫有____________（填“促进”或“抑制”）作用。一种验证上述推测的方法是：检测并比较____________含量。

6 . 阅读以下材料，回答（1）〜（5）。
基因魔剪：CRISPR/Cas系统
要揭示生命的运作原理，常需要对基因进行编辑。在过去，这一步异常艰难。但随着CRISPR/Cas技术的出现，科学家已能在极短时间内就更改生命密码。
CRISPR/Cas9系统由Cas9蛋白和人工设计的gRNA构成。在gRNA引导下，Cas9与靶序列结合并将DNA双链切断。随后细胞通过自身的DNA损伤修复机制，将断裂上下游两端的序列连接起来，但通常会在断裂处造成少量核苷酸的插入或缺失。当DNA双链断裂后，如果细胞中有DNA修复模板（由需要插入的目的基因和靶序列上下游的同源序列组成），断裂部分可依据修复模板进行精确修复，从而将目的基因描入到指定位点。
通过在Cas9基因中引入突变，获得了只有切割一条链活性的nCas9。将nCas9与胞嘧啶脱氨酶或腺嘌呤脱氨酶融合，科学家开发出了单碱基编辑技术（图2)，能够对靶位点进行精准的碱基编辑，最终可以分别实现C→T(G→A)或A→G(T→C)的碱基替换。

对CRISPR/Cas系统的不断改造，使其在基因编辑外，还可用于激活或抑制基因的转录等。虽然目前CRISPR/Cas技术还存在一些不足，如脱靶问题等，但作为一种革命性的技术，其应用前景广阔。
（1）利用CRISPR/Cas9技术进行基因编辑，需构建含gRNA基因和Cas基因的___________，并导入受体细胞。gRNA依据___________原则与靶序列特异性结合，引导Cas9蛋白进行切割。
（2）有些遗传病是由于基因中一个碱基对的改变引起的，如果要修正此基因突变，图示的三种途径中，哪种更为合适？__________请判断并说明理由__________。
（3）如果要利用CRISPR/Cas9技术将一个基因从基因组序列中删除，设计gRNA的思路是___________。
（4）将CRISPR/Cas9技术用于抑制基因转录时（不改变基因结构），需对CRISPR/Cas9系统进行改造和设计，请写出基本思路__________。。
（5）将CRISPR/Cas技术应用于人类基因的编辑时，特别要注意___________方面的问题。

7 . 为研究某种植物3种营养成分（A、B和C）含量的遗传机制，先采用CRISPR/Cas9基因编辑技术，对野生型进行基因敲除突变实验，经分子鉴定获得3个突变植株（M1、M2、M3），其自交一代结果见下表，表中高或低指营养成分含量高或低。

植株（表现型）	自交一代植株数目（表现型）
野生型（A低B低C高）	150（A低B低C高）
Ml（A低B低C高）	60（A高B低C低）、181（A低B低C高）、79（A低B低C低）
M2（A低B低C高）	122（A高B低C低）、91（A低B高C低）、272（A低B低C高）
M3（A低B低C高）	59（A低B高C低）、179（A低B低C高）、80（A低B低C低）

下列叙述正确的是（）

A．从Ml自交一代中取纯合的（A高B低C低）植株，与M2基因型相同的植株杂交，理论上其杂交一代中只出现（A高B低C低）和（A低B低C高）两种表现型，且比例一定是1：1

B．从M2自交一代中取纯合的（A低B高C低）植株，与M3基因型相同的植株杂交，理论上其杂交一代中，纯合基因型个体数：杂合基因型个体数一定是1：1

C．M3在产生花粉的减数分裂过程中，某对同源染色体有一小段没有配对，说明其中一个同源染色体上一定是由于基因敲除缺失了一个片段

D．可从突变植株自交一代中取A高植株与B高植株杂交，从后代中选取A和B两种成分均高的植株，再与C高植株杂交，从杂交后代中能选到A、B和C三种成分均高的植株

8 . CCR5是人体的正常基因，其编码的细胞膜CCR5蛋白是HIV－Ⅰ(人类免疫缺陷病毒Ⅰ型)感染的“入口”。有学者用“CRISPR/Cas9”技术对该基因进行定点编辑后植入志愿者体内，诞生了两位婴儿。这就是学术界和社会伦理界引起激烈争论的“基因编辑婴儿”事件请分析回答：

(1)将Cas9蛋白和向导RNA序列注入受精卵的方法称为________。据图推测，“CRISPR/Cas9”技术中，首先由________引导定位至目标DNA序列，然后由Cas9蛋白将DNA切断。这两种物质的作用结果类似于基因工程中________的作用。基因编辑过程中可能会产生“脱靶”(对CCR5基因以外的其他基因进行了编辑)现象，最可能的原因是________________________________________________________________________。
(2)细胞对被切断的DNA进行重新连接前大都会随机切掉或增加几个碱基对，此过程导致的变异属于________。胚胎2的两个变异CCR5基因编码的蛋白质中，氨基酸数目都可能减少，原因是____________________________。变异的CCR5蛋白无法装配到细胞膜上，从而实现了________________________________________________________________________。
(3)CRISPR/Cas9基因编辑技术是一种精准改变目标DNA序列的技术。下列现代生物科技中与该技术最接近的是________。
A.转基因技术　　　B.蛋白质工程　　　C.细胞核移植　　　D.胚胎工程
(4)现今基因编辑技术门槛低，很多人在实验室里都可以做，如果不及时制止，就有泛滥的可能性。基因编辑婴儿事件，在社会上引起了激烈的争论，从科研工作者应具备的科学道德、科学精神来思考，你应持有的正确观点是________________________________________________________________________。

9 . 下图1是获取用于构建基因表达载体的含人生长激素基因的DNA片段(DNA复制子链延伸方向是5′→3′，转录方向为左→右)示意图，图2是所用质粒示意图，其上的Amp^r表示青霉素抗性基因，Tet^t表示四环素抗性基因。有关限制酶的识别序列和酶切位点如下表。请据图回答：

限制酶识别序列和酶切位点表

限制酶	HindⅢ	BamHⅠ	PstⅠ	EcoRⅠ	SmaⅠ	BglⅡ
识别序列(5′→3′)	A↓AGCTT	G↓GATCC	C↓TGCAG	G↓AATTC	CCC↓GGG	A↓GATCT

(1) ①过程催化形成磷酸二酯键的酶有____________________，合成的人生长激素基因中________(选填“有”或“无”)与终止密码子相应的碱基序列。
(2) 引物1由5′→3′的碱基序列为________________________，引物2应含有限制酶________的识别序列；从图1的过程②开始进行PCR扩增，第六次循环结束时，图中用于构建基因表达载体的DNA片段所占比例是________。
(3) 在构建表达载体的过程中对图中质粒、DNA片段进行合适的完全酶切后，向两者的混合物中加入DNA连接酶，若只考虑DNA切段两两连接，则混合物中将形成________种环状DNA。

(4) 2018年11月基因编辑婴儿事件震惊了世界，舆论一片哗然，某科研团队利用“CRISPR/Cas9”技术将受精卵中的艾滋病病毒受体基因CCR5进行修改，拟培育出具有艾滋病免疫能力的基因编辑婴儿。下图3为向导RNA引导Cas9蛋白切割CCR5基因(目标DNA)示意图。
①向导RNA的合成需要________酶。Cas9蛋白是一种________酶。
②“GRISPR/Cas9”技术，是利用________法将Cas9蛋白和特定的引导序列导入受精卵中发挥基因编辑作用。
③基因编辑婴儿引起舆论的关注，很多科学家表示反对，请给出合理的理由______________。