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工程噬菌体
（热点背景
· 考点提炼
· 热点小测）
工程噬菌体（Designer phages）——利用工程噬菌体改造病毒以增强人类及动植物的健康。
人体内的微生物数量远远超过自身细胞的数量，并对人类身心健康都产生了深远影响。噬菌体在人体
微生态中是一种特殊的存在，它们选择性感染细菌，将遗传物质注入其中，并疯狂复制使细菌裂解和死亡。
当下，科学家已经可以对噬菌体进行重编程，使其能够去感染特定的有害菌，在治疗大肠杆菌引发的
溶血性尿毒综合征（HUS）等疾病中已得到应用，甚至已经进入畜牧业、农业和食品生产加工运输环节
（噬菌体被设计为饲料补充剂，以促进牲畜的生长，包括还能够治疗某些植物疾病，以及消除食品供应链
中的危险细菌）。但这些还只是刚刚开始，许多生命科学公司也在开发针对耐药菌的工程噬菌体，不少已
进入临床试验阶段。
工程噬菌体疗法颇有前景的早期结果，正在吸引大量风险投资，这将有助于促进工程噬菌体的临床测
试。工程噬菌体的潜在应用是多元化的，不仅可以用于对抗耐抗生素细菌，同理还可以降低某些细菌的致
病性。
展望未来，基于噬菌体的疗法（涉及天然噬菌体和工程噬菌体）将会持续出现，成为工程微生物组的
强大方法，从而提高人类、动物和植物的健康水平。
1. 考察病毒。
①病毒的相关应用
A.生态学方面：经过处理，病毒在免疫调节中可以作为 疫苗（抗原）。
灭活是指用物理或化学手段使病毒或细菌失去感染能力，但是并不破坏这些病原体的抗原结构。
B.基因工程方面：在基因工程中可以作为运载体 ，例如： λ 噬菌体衍生物，动植物病毒。
如：1994 年美国科学家利用经过修饰的腺病毒作载体,成功地将治疗遗传性囊性纤维化病的正常基因转人
患者肺组织中。这种直接向人体组织细胞中转移基因的治病方法叫做体内基因治疗。
如：有人将生物毒素分子的基因与流感病毒的基因拼接在一起，然后再用基因工程方法进行批量生产；也
有人对流感病毒基因进行改造，以使具有某种易感基因的民族感染这种病毒，而施放国的人却不易感染。
P 二111 正文
C.细胞工程方面：
在动物细胞工程中，可以用作诱导的融合剂，如灭活的病毒。
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灭活是指用物理和化学手段使病毒或细菌失去感染能力，但不破坏这些病原体的抗原结构植物细胞工程的
应用：作物脱毒,植物分生区附近如茎尖的病毒极少，甚至无病毒
D.生态学方面：生态学中利用其寄生关系控制有害动物数量的增长，如澳大利亚曾引入黏液瘤病毒控制野
兔的数量。
②病毒的分类
分类
常见病毒
结构
包膜病毒
冠状病毒
裸露病毒
噬菌体
遗传物质
DNA 病毒
噬菌体、乙肝病毒等
RNA 病毒
艾滋病病毒、烟草花叶病毒、SARS 病毒、流感病毒
宿主细胞
动物病毒
乙肝病毒、天花病毒等
植物病毒
烟草花叶病毒等
细菌病毒
T₂ 噬菌体等
2.考察基因工程
①基因工程
概念
是指按照人们的愿望，通过转基因等技术，赋予生物新的遗传特性，创造出
更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。从技术操作层面看，由于基因
工程是在DNA 分子水平上进行设计和施工的，因此又叫作重组DNA 技术、
基因拼接技术。
操作对象
基因
操作水平
DNA 分子水平
操作原理
基因重组
操作环境
体外
基本过程
剪切→拼接→导入→表达
基本工具
限制性核酸内切酶、DNA 连接酶、载体
操作结果
定向地改造生物的遗传性状，获得符合人们需要的新的生物类型和生物产品
优点
定向改造生物体的性状，目的性强（与诱变育种相比）
育种周期短，克服远缘杂交不亲和障碍（与杂交育种相比）
一、单选题
1．科学家用灭活的病毒诱导骨髓瘤细胞与B 淋巴细胞融合，得到杂交瘤细胞，下列有关该过程中灭活病
毒的作用的叙述，正确的是（ ）
A．病毒比较小，可穿过细胞膜进入细胞内
2
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B．灭活的病毒表面的酶已变性，起作用的是病毒表面的糖蛋白
C．灭活的病毒已失去感染活性，但它表面的抗原结构未被破坏，可使不同的动物细胞进行融合
D．灭活的病毒带有目的基因，通过诱导细胞融合可以让杂交细胞带有目的基因
2．基因工程过程中进入受体细胞的“分子运输车”称为载体，质粒是基因工程最常用的载体。下列相关
叙述错误的是（ ）
A．质粒是一种裸露的、结构简单的小型环状双链DNA
B．在基因工程操作中被用作载体的质粒都是天然质粒
C．质粒DNA 分子上需要有一至多个限制酶切割位点
D．质粒上标记基因的作用是便于重组DNA 分子的筛选
3．下列有关基因工程说法中，错误的是（ ）
A．基因工程的出现使人类有可能按照自己的意愿定向地改造生物，培育出新品种
B．质粒常作为基因工程的载体，是存在于细菌和酵母菌等生物细胞中的一种细胞器
C．细菌细胞内的基因可在植物细胞内表达是因为所有生物共用一套密码子
D．对于基因工程或分子生物学实验室向外排放转基因细菌等必须严加管制
4．图甲、乙中标注了相关限制酶的酶切位点。下列关于培育转基因大肠杆菌的叙述正确的是（
）
A．若通过PCR 获取该目的基因，应该选用引物甲和引物丙
B．图中质粒和目的基因构建表达载体，可选用BamHI 和HindⅢ剪切
C．若将基因表达载体导入受体细胞中，需选用农杆菌转化法
D．在受体细胞中，氨苄青霉素抗性基因和目的基因可同时表达
5．利用基因工程技术培育出油脂高产的四尾栅藻，是获取生物柴油的新途径。科学家欲从紫苏中提取
DGAT1 基因（催化油脂合成的关键酶基因），导入到四尾栅藻细胞，获得转基因油脂高产的四尾栅藻，质
粒pCAMBIA 与PCR 扩增出的DGAT1 酶切位点如图所示。现有BamHⅠ、BglⅡ、EcoRⅠ三种限制酶，它们
识别并切割的碱基序列分别为BamHI：5'—G↓GATCC—3'，BglⅡ：5'—A↓GATCT—3'，EcoR I：5'—
G↓AATTC—3'。已知启动子往往具有物种特异性，质粒pCAMBIA 中EcoRI 酶切位点与BamHⅠ酶切位点间
的最短距离为600bp。用BglⅡ酶切割DGAT1，BamHⅠ酶切割质粒，下列叙述正确的是（ ）
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A．过程②进行PCR 时，需要在两种引物的3'端添加限制酶Bgl Ⅱ的识别序列
B．在载体pCAMBIA 质粒中插入紫苏DGAT1 基因，其上游启动子应选择紫苏的启动子
C．重组质粒若只考虑两两连接，可得到4 种大小不同的连接产物
D．用EcoR I 酶对不同的重组质粒进行酶切鉴定，正确连接的重组质粒酶切产物长度为2400bp 和
800bp
6．目的基因导入受体细胞后，需要检测目的基因是否可以维持稳定和表达其遗传特性。下列关于目的基
因的检测和鉴定的叙述，正确的是（ ）
A．目的基因能否在受体细胞中稳定遗传的关键是能否转录出mRNA
B．可采用PCR 检测目的基因是否转录和翻译
C．可从转基因生物中提取蛋白质来检测目的基因是否翻译成相应蛋白质
D．抗虫、抗病检验用于确定转基因生物是否具备相关性状属于分子水平的检测
7．动物体细胞核移植技术在畜牧业、医药卫生等领域有广泛应用前景。下列叙述不正确的是（
）
A．利用体细胞核移植技术可以加速家畜遗传改良进程
B．转基因克隆动物的细胞、组织或器官可以作为移植治疗的供体
C．转基因克隆动物可以作为生物反应器，生产珍贵的医用蛋白
D．动物体细胞核移植技术体现了动物细胞的全能性
二、多选题
8．草莓是无性繁殖的作物，它感染的病毒很容易传播给后代。病毒在草莓体内逐年积累，会导致产量降
低，品质变差。下图是育种工作者选育高品质草莓的流程图。下列有关叙述正确的是（ ）
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A．方法一中，甲常选用茎尖，原因是其几乎未感染病毒
B．通常采用95%的酒精和5%次氯酸钠溶液对甲进行消毒处理
C．A、C 两个过程属于植物组织培养，都经过脱分化和再分化
D．判断两种选育方法的效果都需要通过病毒接种实验
9．某同学在学习“细胞工程”时，列表比较了动植物细胞工程的有关内容，错误的是（ ）
比较项目
植物细胞工程
动物细胞工程
①技术手
段
植物组织培养、植物体细胞杂交
动物细胞培养、动物细胞融合和核移植技术等
②特殊处
理
机械法去除细胞壁
用胰蛋白酶处理制备细胞悬浮液
③融合方
法
物理方法、化学方法、灭活病毒诱导法
物理方法、化学方法、灭活病毒诱导法
④典型应
用
作物脱毒、杂种植株
单克隆抗体的制备、克隆动物
A．①
B．②
C．③
D．④
三、非选择题
10．学习以下材料，回答下面题。病毒的“逃逸”，植物病毒主要侵染植物细胞，它们的生物学特性和分
子机制通常是为了适应植物细胞内的生活环境而特化的。然而，这并不意味着植物病毒完全不能侵染动物
细胞。在某些特定情况下，植物病毒或其组分可在动物细胞中表达或进行某些功能。
自然界中近70%的植物病毒需要依靠介体昆虫传播，这些介体昆虫对植物病毒的持久性传播是导致植物病
害的关键。介体昆虫可以通过自噬途径降解病毒颗粒起到一定的防御作用，过程如图1。病毒也可以劫持
或破坏自噬途径，在介体昆虫体内持续增殖。南方水稻黑条矮缩病毒（SDV）进入白背飞虱（介体昆虫）
的肠道上皮细胞，通过血液循环到达其唾液腺，白背飞虱进食植物时将病毒传播。中国农业科学院某研究
团队发现SDV 侵染介体昆虫后“逃逸”的新机制，如图2。
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SDV 侵染白背飞虱后，促进Atgs 基因的表达激活了自噬，其中Atg8Ⅱ蛋白与早期自噬体膜结合，参与早
期自噬体的延伸和闭合。进一步研究发现在自噬体膜上有很多正在组装和成熟的病毒颗粒，且病毒外壳蛋
白P10 可以与溶酶体膜上的LAMP1 互作，操纵白背飞虱自噬，使SDV 逃过防御，促进其持久传播。
这解释了为什么病毒可以在特定的介体昆虫中存活并高效持久传播，同时为阻断病毒的持久传播提供了新
策略。
(1)自噬体具有双层膜结构，白背飞虱中具有双层膜的结构还有 。自噬体与溶酶体融合的过程体现了
细胞膜具有 的结构特点。
(2)写出SDV 在白背飞虱细胞内遗传信息的传递过程 （用文字和箭头表示）。
(3)依据文中信息，下列叙述正确的是（ ）（多选）
A．SDV 与ITGB3 结合后以胞吐的方式进入细胞
B．自噬体膜为病毒蛋白P10 的大量聚集提供了场所
C．Atg8Ⅱ基因表达有助于SDV 病毒量的下降
D．介体昆虫细胞自噬有利于SDV 的增殖和传播
(4)综合文中信息，概括病毒在特定的介体昆虫中存活并高效持久传播的适应性对策 。
11．人是水痘-带状疱疹病毒（VZV）传播的宿主。VZV 为双链DNA 病毒，其入侵并增殖的过程如下图1
所示。请回答下列问题：
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(1)VZV 与细菌的主要区别是细菌具有 ；VZV 侵入宿主细胞后，双链DNA 先环化再进行滚环复制。环
化可降低其被 水解的概率，复制过程中需要 为原料。
(2)由图1 可知，VZV 第一次获取的包膜来自 ； 第二次获取的包膜来自 。这2 个过程体现了生物
膜具有一定的 。
(3)由图1 可知，细胞自噬参与了VZV 在细胞内的 过程。为了检测VZV 感染细胞后自噬发生的情况，
研究团队通过蛋白质免疫印迹实验检测了病毒感染中性粒细胞的自噬指标Beclin‐1 和LC3BI/Ⅱ的变化情况，
结果见如图2。（免疫印迹的基本原理是抗体与待测目标蛋白结合后显示条带，条带的粗细对应于目标蛋
白的量）
据图2，中性粒细胞的自噬程度与病毒量的关系是 ，说明VZV 的感染 中性细胞发生自噬。
(4)研究表明3‐ma 能有效抑制VZV 对宿主细胞的感染。为研究其机制，采用3‐ma 提前预处理中性粒细胞
后进行病毒感染，通过免疫印迹检测了病毒感染细胞的自噬指标Beclin‐1 的变化情况，结果见图3。根据
图1 和图3 说明3‐ma 通过 而抑制病毒感染。
12．某科研小组在模拟赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验中，经搅拌、离心后的实验数据如图乙所示。
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(1)分别用
35S 和
32P 标记T2 噬菌体的蛋白质和DNA，参照图甲被标记的部位分别是 （填图甲
中序号）
(2)实验结果表明当搅拌了4min 时，上清液中的
35S 和
32P 分别占初始标记噬菌体放射性的80%和30%，证
明 。据图乙中 ，还可以证明细菌没有裂解，子代噬菌体没有释放出来，否则上清
液
32P 放射性会增高。
(3)该研究小组在南极冰层中发现一种全新的病毒，为探究该病毒的遗传物质是DNA 还是RNA，做了如下
实验。
材料用具：该病毒核酸提取物、DNA 酶、RNA 酶、小白鼠及等渗生理盐水、注射器等。
实验步骤：
①取健康且生长状况基本一致的小白鼠若干，随机均分成四组，编号分别为A、B、C、D。
②将配制溶液分别注射入小白鼠体内，请完善下表：
组别
A
B
C
D
注射溶
液
该病毒核酸提取物和 该病毒核酸提取物和RNA 酶
该病毒核酸提取物
③相同条件下培养一段时间后，观察比较各组小白鼠的发病情况。
④结果预测及结论： ，说明DNA 是该病毒的遗传物质；
若A、C 组发病，B、D 组未发病，说明RNA 是该病毒的遗传物质。
13．多酚氧化酶（PPO）基因的大量表达是促使果实褐化的主要原因之一。将外源多酚氧化酶基因的同源
片段（ASPPO）与载体结合，构建PPO 基因的反义表达载体（重组质粒2），通过基因工程技术导入鸭梨，
产生的反义RNA 可有效降低鸭梨内源多酚氧化酶基因的表达水平（原理见图1），从而改善鸭梨的损伤褐
化现象。其操作流程如下图2，图中XbaⅠ、XbaⅠ均为限制酶，Kanr为卡那霉素抗性基因，aadA 为链霉素抗
性基因。请回答下列问题：
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(1)根据PPO 基因两端的碱基序列设计引物进行过程①（以mRNA 为模板，通过PCR 技术扩增ASPPO 基
因）。过程①中需要使用的酶有 。
(2)ASPPO 片段的克隆：将ASPPO 片段与质粒1 连接形成的重组质粒1 导入大肠杆菌，该过程需预先用
Ca2+处理大肠杆菌，其目的是 。
(3)PPO 基因反义表达载体的构建：过程④中利用 酶将ASPPO 片段与质粒2 定向连接形成重组质粒2，
导入农杆菌后进行筛选、测序鉴定，再使用液体培养基扩大培养农杆菌。
(4)鸭梨的遗传转化：将预培养的鸭梨叶片愈伤组织置于上述农杆菌菌液中浸渍5min 后，再将愈伤组织转
接到添加 （抗生素）的选择培养基中培养。
(5)反义转基因鸭梨的检测：科研人员分别提取了非转基因鸭梨植株叶片及转基因鸭梨植株叶片的总RNA，
以PPO 基因编码区全长为探针进行杂交实验（当基因探针与待检测样品中的核酸杂交时，会形成一个或多
个杂交带），检测转基因鸭梨的内源PPO 基因转录情况，请预测检测结果判断转基因鸭梨植株叶片是否成
功转化： 。为进一步验证获得的转基因植株是否是耐褐化新品种，个体水平上还需进行的检测是 。
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