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_______________。

2 . 某种嗜热菌株具有能在高温环境下增殖，产生高价值的化学产物（如核黄素）等优势，但该菌株存在稳定性较差，产量低等不足，科研人员对其进行基因改造。
(1)嗜热菌不具有_______，属于原核微生物，可在高温环境（>50℃）生活。以葡萄糖、木糖、低聚糖等作为其广泛的___________，营养需求低，便于培养。
(2)CRISPR/Cas9是细菌和古细菌在长期演化过程中形成的一种适应性免疫防御系统，可用来对抗入侵的病毒及外源DNA（如质粒等）。现被科研人员改造后成为一种编辑基因的工具，主要原理是：利用向导RNA根据___________原则识别目标DNA，在Cas9酶的作用下使_______键断裂，改变目标DNA的碱基序列，达到编辑目标基因的目的（如图所示）。

由于Cas9酶不耐高温，因此传统的基因编辑工具不适用于嗜热菌。
(3)嗜热菌的细胞内有与CRISPR/Cas9功能相似的I-BCRISPR-Cas蛋白复合物,科研人员用以下材料制备耐高温的I-B-CRISPR-Cas基因编辑工具，制备和检测过程如下：
①改造I-B-CRISPR-Cas基因组：科研人员将荧光蛋白基因（作为报告基因）插入嗜热菌的I-BCRISPR-Cas基因组中，构成Y1菌；
②导入向导RNA：科研人员将能够转录形成不同长度的向导RNA的质粒转入Y1菌内
③添加木糖：培养基中的木糖被Y1菌利用后，可诱导向导RNA的合成，检测荧光强度，结果如图所示。

请完善制备最优I-BCRISPR-Cas的技术路线：___________→连接到表达载体→转入嗜热菌→筛选获得Y1菌→___________→接种到含木糖的培养基，筛选___________组为最佳I-B-CRISPR-Cas工具。
(4)合成生物学又称为细胞工厂，是指利用多种生物技术让细胞来完成预先设想的各种任务。该嗜热菌在I-BCRUSPR-Cas工具的编辑下，所产生的核黄素达到了工业生产的要求，请从物质与能量的角度分析该高温细胞工厂相较于常温细胞工厂的优势___________。（写出一点即可）

8 . CRISPR/Cas9系统是一种基因组编辑技术，Cas9蛋白能与人工设计的sgRNA形成复合体（如图），利用该技术可以对DNA进行一系列的定向改造。下列相关叙述错误的是（　　）

   

A．Cas9蛋白能切割目的基因的磷酸二酯键，使DNA双链断裂

B．对不同的目的基因进行编辑时可能使用相同的Cas9蛋白和sgRNA

C．基因编辑技术能够定点插入、删除或替换部分碱基对

D．通过基因组编辑技术引起的变异属于基因重组

9 . 党的二十大对保障粮食安全提出了更高要求，马铃薯块基富含淀粉，而且其中的维生素是所有粮食中最全的，因此我国科学家对马铃薯这种重要粮食作物开展了大量研究。
(1)马铃薯因为自交不亲和，所以只能进行无性繁殖，我国科学家用基因编辑技术定点敲除二倍体马铃薯的自交不亲和基因获得了二倍体自交系的马铃薯。
①普通（非转基因）马铃薯不能自交的根本原因是____________________。
②为敲除自交不亲和基因，研究者采用了CRISPR/Cas9基因编辑技术，如图所示：

该技术利用一段与靶序列互补的向导RNA引导Cas9蛋白对特异靶向DNA进行识别和定点敲除自交不亲和基因，其中的Cas9蛋白相当于______酶，若要将自交不亲和基因从目标DNA上切除下来，需要设计______种不同的向导RNA。若靶序列为5'-AGCAT……GTACCT-3'，则设计的向导RNA中相应的序列应为_____________。
(2)MAP30蛋白是一种能使Ⅰ型核酸核糖体失活的蛋白质，实验表明MAP30蛋白具有抗pvx病毒功能，为培育高效表达该基因的马铃薯新品种，科研团队利用农杆菌转化法将MAP30基因导入马铃薯细胞内，如图所示：

①选择Ti质粒做载体的原因是___________，构建基因表达载体时为避免反向拼接应选择____识别切割质粒，再用__________连接。
②个体水平上，可通过__________的方法检测转基因马铃薯是否具有抗病毒的特性，具体做法是_________。

10 . 我国科学家利用CRISPR/Cas9基因编辑技术成功敲除B猴成纤维细胞中的生物节律核心基因BMAL1，并将其与去核的卵母细胞融合，发育形成的早期胚胎植入代孕雌猴，共获得5只生物节律紊乱的克隆猴，过程如下图所示。回答下列问题：

(1)需将A猴卵母细胞体外培养至___期，并通过___进行去核处理，去核的目的是___。这些克隆猴的遗传物质不与B猴的100%相同的原因是___。
(2)CRISPR/Cas9基因编辑系统由单链向导RNA（sgRNA）和Cas9蛋白组成，其中sgRNA与靶DNA上某序列发生局部互补结合时，Cas9蛋白就可以像“剪刀”一样切断此处的DNA序列。CRISPR/Cas9基因编辑系统在功能上与___酶相似，其与作用的位点之间的结合具有___性。
(3)胚胎移植前，应进行同期发情处理，使供、受体生殖器官的生理变化保持___。胚胎移植的实质是___。