CRISPR/Cas9系统由核酸酶Cas9和单链向导RNA (single guide RNA, sgRNA)组成。Cas9蛋白具有两个核酸酶结构域——RuvC样结构域和HNH结构域（RuvC结构域负责切割靶向链，而HNH负责切割与sgRNA互补配对的非靶向链），它可以在DNA的特定位置引入DSBs。sgRNA来源于反式激活CRISPR RNA（tracrRNA）和CRISPR RNA（crRNA）。每个crRNA包含一个保守的与tracrRNA互补的重复序列和一个与外源DNA互补的20 nt的转录间隔区。tracrRNA与crRNA互补后结合Cas9蛋白，形成CRISPR/Cas9-sgRNA复合物，在基因组的目标位点产生双链断裂。
图1. CRISPR/Cas9系统的结构成分
（Sun J et al. Brief Funct Genomics. 2020;
Liu C et al. J Control Release. 2017）
TracrRNA/crRNA通常被设计成单链小片段的向导RNA—sgRNA。sgRNA主要包含两个关键片段：3'端的双股RNA结构与Cas9蛋白结合，5'端的引导序列与目标DNA序列结合。
与TALENs相比，CRISPR/Cas9具有成本低、效率高和简单易用等优势，因而被人们广泛应用。下表所列为TALENs和CRISPR/Cas9两种技术的比较：
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