《2026年高考领航卷生物》

21. (11分)随着肠道微生物群与人类健康关系研究的深入，嗜黏蛋白阿克曼氏菌(AKK)作为新一代益生菌代表备受关注。AKK在人体肠道中占比约为1%~3%，可以黏蛋白为底物进行发酵产生短链脂肪酸，参与宿主能量代谢与免疫调控，且其在肥胖、糖尿病等病理状态下丰度显著下降，补充AKK对改善代谢、增强肠道屏障等有积极作用。科学家利用CRISPR-Cas9系统编辑AKK的基因以增强其功能，如图表示CRISPR-Cas9系统敲除基因的原理。回答下列问题：

(1)利用CRISPR-Cas9系统对AKK的基因进行编辑时，若要敲除AKK中某抑制短链脂肪酸合成的基因，需设计特定的向导RNA序列引导Cas9蛋白精准切割目标DNA，向导RNA能精准识别目标DNA的原因是向导RNA能与目标DNA的序列碱基互补配对；切割后DNA断裂末端可由细胞内DNA连接酶修复，该过程改变了AKK的遗传信息和遗传性状(填“遗传信息”“遗传性状”或“遗传信息和遗传性状”)。
(2)将敲除载体导入AKK时，通常需要先用钙离子处理AKK，使其可以吸收周围环境中的DNA分子。为保证敲除载体能够在AKK中发挥作用，从载体的结构方面分析，载体应具有的特点是启动子、终止子来自AKK。
(3)将含有敲除载体的AKK扩大培养用于研究。从微生物培养角度分析，黏蛋白可为AKK的生长提供碳源和氮源，培养时的空气条件应设置为无氧环境，此外，还需要提供适宜的温度和pH，保证其代谢和繁殖。

答案： 21.【参考答案】（除标明外，每空1分）
(1)向导RNA能与目标DNA的序列碱基互补配对(2分) DNA连接 遗传信息和遗传性状
(2)钙离子 吸收周围环境中的DNA分子 启动子、终止子来自AKK(2分)
(3)碳源和氮源 无氧环境 温度和pH
【评分标准】
(1)第一空合理即可。
(2)第一空答“CaCl₂”或“Ca²⁺”也可得分；第三空答全给分。
(3)第一空答全给分。
【解题思路】 基因工程、微生物培养
(1)向导RNA能与目标DNA的序列碱基互补配对，因此可引导Cas9蛋白精准敲除目标DNA，切割后DNA断裂末端可由细胞内的DNA连接酶修复，该过程改变了AKK的遗传信息和遗传性状。
(2)将敲除载体导入AKK时，通常需要先用钙离子处理AKK，使其处于可以吸收周围环境中的DNA分子的状态。为保证敲除载体能够在AKK中发挥作用，载体的启动子、终止子应来自AKK。
(3)黏蛋白可为AKK的生长提供碳源和氮源，AKK来自肠道，肠道为无氧环境，因此培养时的空气条件应设置为无氧环境，此外还需要提供适宜的温度和pH条件。