興趣小組活動總結(jié)

興趣小組活動總結(jié)

研究小組成員：葉濤、梅坤榮、高冠男、殷毅、葉瑞強、林瓏輔導(dǎo)老師：杜立林博士、朱冰博士、戚益軍博士、馬力耕博士

一引子

基因組學(xué)課程期末考試的最后一道論述題，是“請根據(jù)自己的理解，總結(jié)基因組非編碼區(qū)可能的功能”，。當時回憶起Watson主編的《MolecularBiologyoftheGene》中說，3200Mb人類基因組里，除了48Mb是基因外，還有intron、UTR、pseudogene、microsatellite、transposon以及編碼miRNA的序列，便如是作答。這道題，引起了我對基因組非編碼區(qū)功能的極大興趣：為什么物種越往高等進化，基因組非編碼序列的比例就越高？為什么僅僅兩萬八千左右個基因，就能決定人類作為萬物之靈長的地位，可這個數(shù)目并不比果蠅多多少��？什么決定了人類的智力，關(guān)鍵在于基因序列還是所謂的“junkDNA”？玉米的基因組比水稻大很多，但也未見得玉米就比水稻高等，那么是什么決定了基因組的大小呢？這些問題時常浮現(xiàn)在我腦中，正好借曉東所長提出的“興趣小組”活動，通過跟組員的討論、與PI的交流，希望產(chǎn)生一些思維碰撞的靈感。

這一系列文章，是我對“興趣小組”活動的全面總結(jié)，一部分是流水賬般的記敘小組討論，一部分是跟PI討論的收獲，還有一些是我們自己mentalexercise的過程，包括提出的假設(shè)、可能的實驗手段和存在的瓶頸，最后是組員的一些感想。

值得一提的是，雖然我們小組人數(shù)不多，但指導(dǎo)老師是最多的，這給我們提供了更多與PI交流的機會。

最后說明一下，我們所說的“non-codingDNA”，是指不編碼蛋白的基因組DNA序列。

二組員和最初的幾次討論我們小組的題目是“基因組非編碼序列的功能”，先描述一下各位組員吧。

梅坤榮，華科生物信息專業(yè)。我覺得她最強的地方是，不論組員之間意見多么分歧，抑或是思路不太清晰，她都能幫我們理清頭緒，首先做什么，接著做什么，并提出大家都容易接受的方案。

高冠男，山東大學(xué)，一個說話聲音不大的女生，對non-codingDNA在個體發(fā)育中的調(diào)控作用十分感興趣。記得每次討論的時候，都很認真的記筆記，提出的問題往往能反映出她活躍的思考。

殷毅，北師大，在以前的實驗室做了一年關(guān)于microRNA的實驗訓(xùn)練，相當能提問，從她的提問中，能感覺出她讀過各個方面的論文，有很廣泛的知識背景，此外對非編碼區(qū)編碼的microRNA很感興趣。

葉瑞強，武漢大學(xué)。人稱“小強”，一個相當粗獷的山東漢子，對自己的人生道路有很明確的把握，他永遠不會拒絕需要幫助的人。他的實驗經(jīng)歷很豐富，是能花100%精力做好一件事的人。此外，籃球、乒乓球、排球他樣樣精通，要打球，找他準沒錯。

林瓏，安徽大學(xué)。說話語速挺快，做事很有熱情的女生。

最初的幾次，主要討論了從什么角度研究non-codingDNA，有人希望把精力主要放在non-codingDNA的進化問題上，還有人提議把焦點集中在non-codingRNA上，也有人提議將non-codingDNA分為衛(wèi)星\/微衛(wèi)星序列、轉(zhuǎn)座子、假基因、內(nèi)含子等不同特點的類別進行討論�？傊�，沒有統(tǒng)一的意見，我們決定找指導(dǎo)老師討論后，再做決定。

三與PI的討論

杜立林老師的研究方向主要是，以裂殖酵母為實驗材料研究DNA雙鏈斷裂。他向我們介紹了“TheENCODEProject”，難以置信的是，研究表明整個基因組，包括DNA的兩條鏈，都會被轉(zhuǎn)錄。他還提到，河豚的全基因組測序并不是因為作為模式生物來研究，而是因為它比其他脊椎動物基因組小很多，所謂的“垃圾DNA”很少，可能成為研究如何在含較少non-codingDNA情況下，基因組是如何復(fù)制的模型。他讓我們意識到，基因組不同層次的包裝，似乎也存在著某種密碼，例如某些位置相對固定的核小體所需的核小體定位信號。他同時提到了一個新的概念“染色體脆性位點”，實際上脆性位點會在正常條件下發(fā)生雙鏈斷裂，造成基因組的不穩(wěn)定性。那么為什么經(jīng)過長期的進化，這些位點沒有經(jīng)過選擇壓力被淘汰呢？杜立林老師認為，同一段序列可能需要同時執(zhí)行多種功能，為了執(zhí)行某些更重要的功能，這些位點必須同時具有“脆性”。我們從馬力耕老師體會了用分類的方法、進化的思想，研究問題的思路；從戚益軍老師了解到，可以用研究一個基因的方法來研究microRNA的功能；從朱冰老師很多“搞笑”的故事中，想象了基因組在細胞核中可能存在的三維空間結(jié)構(gòu)。

這些討論，讓我們逐漸認識到基因組提供的是多維的信息，除了已知層面的信息外，基因組還具有很多隱含的信息，鑒于高等生物基因組中90%以上由non-codingDNA組成，或許這些隱含信息正是蘊含在貌似“垃圾”的non-codingDNA中的。

四我們的一些設(shè)想

首先，我們把基因組的信息分為了三個層次：隱含信息、序列水平的信息、調(diào)控水平的信息。隱含信息包括核小體定位信號等蘊含著決定基因組高級結(jié)構(gòu)的信息中，我們幾乎可以肯定這種信息的存在，但我們對這些信息的表現(xiàn)形式不太明了，這主要受實驗條件的限制。序列水平的信息，包括例如染色體脆性位點等具有序列和位置特異性的位點。調(diào)控水平的信息主要包括各種non-codingRNA的調(diào)控作用。

我們有兩個很初步的設(shè)想：

（一）核小體定位信號作為選擇壓力的基因組大小決定：

基因組就像是一個巨大的圖書館，大約每200bp一個核小體，因此核小體就像是一種標簽。部分核小體的位置是相對固定的，這些核小體定位信號就存在與基因組中。為了解釋同一進化水平生物基因組大小的差異，例如為什么玉米比水稻基因組大很多，我們選擇核小體定位信號作為一種選擇壓力，當基因組序列不足以提供所有需要定位的核小體信號時，基因組功能便不能得到有效執(zhí)行，具有進化上的劣勢，將在進化過程中被淘汰。在這種時候，有兩種選擇，一是基因組的擴大，以滿足所需的核小體定位信息，可能當DNA序列增加時，用來定義基因組空間結(jié)構(gòu)的保守位置核小體數(shù)目增加，于是進入的一種選擇趨于增大的基因組的進化方向；另一種選擇是基因組的縮小，通過減少DNA序列，減少對保守位置核小體的需求，進入一種選擇趨于減小的基因組的進化方向。最終，達到基因組大小與核小體定位所需信息的一種平衡。這個設(shè)想，其實是基于基因組信息并不是隨大小的增加而線性增加的，于是存在了多個基因組信息與基因組大小的平衡狀態(tài)。

對于這個進化上的設(shè)想，難以找到可行的試驗方法進行驗證，只能做“理想實驗”，從邏輯上考察其合理性。

（二）染色體的程序性斷裂：

基因組的斷裂對細胞具有很大危害，而且對細胞來說，染色體特定位點的斷裂比隨機斷裂更加具有可控性。我們的設(shè)想是細胞存在一種機制介導(dǎo)染色體程序性斷裂。由于從酵母到人，都具有染色體脆性位點，我們推測染色體程序性斷裂的機制可能是保守的，因此選擇便于培養(yǎng)、生長快速、容易觀察的裂殖酵母為實驗材料。將含有已知脆性位點的序列和熒光報告基因整合到酵母基因組合適區(qū)域，當脆性位點發(fā)生斷裂，顯微鏡下將觀察到酵母發(fā)出熒光。我們預(yù)計野生型酵母，脆性位點自發(fā)斷裂具有較穩(wěn)定的斷裂幾率。誘變劑處理酵母，在不同環(huán)境壓力和化合物處理條件下，篩選脆性位點自發(fā)斷裂顯著降低的突變體，定位發(fā)生突變的DNA區(qū)域，如果編碼一種蛋白，可使用免疫共沉淀等研究蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)相互作用的方法找到可能存在的介導(dǎo)染色體程序性斷裂的復(fù)合物中的其他組分。

五小組成員活動感想

高冠男：多年來,研究者們對人類基因組的關(guān)注主要集中在編碼蛋白質(zhì)的基因和蛋白質(zhì)本身。隨著人類基因組計劃的完成和哺乳類轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)的不斷積累,揭示出人類和其他高級真核生物的遺傳物質(zhì)只有極小一部分編碼蛋白質(zhì),而超過97的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物是功能多樣的RNA分子,即非編碼RNA(non-codingRNA,ncRNA)。

絕大部分非編碼序列以高度重復(fù)序列的形式存在,如衛(wèi)星、小衛(wèi)星、微衛(wèi)星、長散布元件、短散布元件等;內(nèi)含子、3"不譯區(qū)作為結(jié)構(gòu)基因的一部分被一同轉(zhuǎn)錄;RNA基因轉(zhuǎn)錄具有明確功能的RNA分子;順式作用元件是目前已知的具有重要調(diào)控功能的非編碼序列;非編碼序列的存在與真核生物基因表達調(diào)控密切相關(guān);目前非編碼序列的研究已引起廣泛的科學(xué)關(guān)注,利用數(shù)理方法研究其遺傳信息的儲存方式及運作規(guī)律是十分重要的研究領(lǐng)域。非編碼序列的起源問題是一個引起眾多關(guān)注的問題。關(guān)于這一問題有著很多不同的猜測，如病毒起源和基因duplication起源等，但是并沒有得到明確的證據(jù)。對于是怎樣一個過程造成了這些可能是外源或者內(nèi)源的插入的多余基因變成了有用的基因。如串聯(lián)重復(fù)序列是指1～200個堿基左右的核心重復(fù)單位,以頭尾相串聯(lián)的方式重復(fù)多次所組成的重復(fù)序列。它廣泛存在于真核生物和一些原核生物的基因組中,并表現(xiàn)出種屬、堿基組成等的特異性。在基因組整體水平上,各種優(yōu)勢的重復(fù)序列類型不同。即使在同一重復(fù)序列類型內(nèi)部,不同重復(fù)拷貝類別(如AT、AC等)在基因組中的存在也表現(xiàn)出很大的差異。同時,這些重復(fù)序列類型和各重復(fù)拷貝類別在同一物種的不同染色體間,以及基因的編碼區(qū)和非編碼區(qū)間也表現(xiàn)種屬和堿基組成差異。這些差異顯示了重復(fù)序列起源和進化的復(fù)雜性,可能涉及到多種機制和因素,并與生物功能密切相關(guān)。

通過序列保守性的比對與功能分析，發(fā)現(xiàn)保守性與功能的重要性無關(guān)，在序列上不保守的區(qū)域可能會有著相同的功能，這些功能可能是非常重要的。基因組的大部分都會被轉(zhuǎn)錄為RNA，但是相當?shù)牟糠洲D(zhuǎn)錄水平很低，但是不能排除這些轉(zhuǎn)錄子都是有功能的。

生物信息學(xué)與計算機應(yīng)用在這一領(lǐng)域起到了重大作用，但是很遺憾缺乏這方面的人才。我們通過討論發(fā)現(xiàn)，興趣很好找，但是一旦想要從興趣中挖掘出一個切實可行的project確實是難上加難。要從兩個方面考慮，第一是是否有研究意義，這決定了是否能申請到足夠的經(jīng)費。另一方面是從本身的可實施性考慮，是否能夠在實驗室的條件下解決。兩者缺少了哪一個都會使這一目標成為失敗的。

葉瑞強：

非編碼序列，即所謂的有功能蛋白質(zhì)的ＤＮＡ序列�，F(xiàn)在已經(jīng)有越來越多的人認同它們不是，或者不僅僅是我們曾經(jīng)認為的“ＪＵＮＫＤＮＡ”的觀點。垃圾可以理解為“無用的”，人類基因組工程確定了大約兩千多個與蛋白質(zhì)制造有關(guān)的基因，而其余的基因片段被認為是由所謂的沒有功能的“垃圾”DNA片段組成的。我認為造成這種觀點的原因主要有三個：第一，非編碼序列有很多都是重復(fù)的、冗余的、結(jié)構(gòu)簡單的等特征，很難將它們和復(fù)雜的功能聯(lián)系到一起；第二，由于當時研究水平的限制，沒有確切的證據(jù)能夠表明它是有用的；第三，因為幾乎所有具體的生理機能都要由蛋白質(zhì)來完成，所以認為不編碼蛋白質(zhì)的DNA應(yīng)該是沒有用的也是正常的。但是，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了很多非編碼區(qū)域內(nèi)的調(diào)控序列，它們能幫助基因開啟和關(guān)閉以調(diào)控基因的表達，于是涌現(xiàn)了很多如操縱子、增強子，絕緣子等新的概念，當然也包括目前研究的比較火熱的miRNA，這些發(fā)現(xiàn)可以基本排除完全否定非編碼序列的觀點。同時非編碼區(qū)數(shù)據(jù)龐大，序列類型復(fù)雜，因而可能具有多種信息功能，目前發(fā)現(xiàn)了其中的一些功能信息，比如提供了生物進化的物質(zhì)基礎(chǔ)；而且作為一種“活躍分子”改變著基因組整體GC含量；為中期染色體帶型提供了結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，例如CpG島、DNA環(huán)、GR帶型為主的基質(zhì)附著位點，揭示了非編碼DNA是如何形成染色體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。所以就目前的發(fā)現(xiàn)來看，這些非編碼序列不是垃圾信息，很可能對于生物的進化，發(fā)育調(diào)控有重要的功能。但是，我們也不能排除存在完全的垃圾信息的可能性！對于這個問題的解釋，我們可以從進化的觀點來考慮，從微生物中，非編碼區(qū)只占整個基因組序列的10%20％；到高等生物和人類基因組中，非編碼序列則占了基因組序列的絕大部分，我們可以用達爾文的自然選擇學(xué)說來解釋這些非編碼序列存在的價值，但是我們同時也通過木村資生的中性理論證明存在垃圾信息的可能性，這兩種理論都有他們存在的價值和依據(jù)，所以我認為應(yīng)該綜合他們的觀點來看問題！對非編碼序列的來源可以提出了多種解釋，比如有一部分來自病毒或者轉(zhuǎn)座子，它們插入基因組中，并跳來跳去大量復(fù)制。還有一些垃圾DNA可能是死亡基因的遺骸，被稱為“假基因”。它們原本是編碼蛋白質(zhì)的真基因，由于發(fā)生變異而失去功能被棄之不用。它們的序列與真基因非常相似，但有著細微差別，正是這些差別使假基因不能編碼蛋白質(zhì)。去掉假基因不會影響有機體的功能,偶爾某個假基因發(fā)生變化、死而復(fù)生倒可能造成麻煩。由于假基因的存在不增加或減少生物的生存優(yōu)勢，所以進化過程很難把它們從基因組里清除出去。也有一些可能是由于復(fù)制錯誤，發(fā)生滑動或者序列發(fā)生duplication等造成。淡然這些大部分是根據(jù)已有的現(xiàn)象和理論的猜測，很難設(shè)計實驗去證明這些問題。

對于非編碼序列研究的方法，很大程度上要借助于生物信息學(xué)。通過對已有序列的分析、比對來獲得非編碼序列的特征、數(shù)目和分布等，從而進一步分析它們的功能。這也是目前比較常用的方法，通常根據(jù)序列的保守性來分析功能的重要性。這方面的進步不僅需要計算機學(xué)家不斷開發(fā)新的算法，更需要生物學(xué)家對非編碼序列進行更深層次的研究。另外，套用編碼序列的研究方法，對于非編碼序列進行“敲出”來研究表型的變化，這在201*的SCIENCE中有過報道，他們刪除了小鼠基因組中超過100萬個堿基對的非編碼DNA（約占鼠基因組的1％），但并沒有對這些小鼠的發(fā)育、壽命和繁殖造成可察覺的影響，或許也可以通過同源重組等方式來替換基因組的非編碼序列來研究。但這些方法很難進行較深層次的研究，這也是限制這項領(lǐng)域發(fā)展的最大瓶頸。我們需要一個新的實驗系統(tǒng)，也需要新的試驗方法！所以要真正研究清楚非編碼序列，我們還有很長的路要走！

最后我想談一點關(guān)于這樣一次活動的感受，雖然王所可能對我們的期望很高，希望我們可能通過交流突破某一問題，但我想他更希望我們注重的是過程而不是結(jié)果，通過和PI交流，與興趣相投的同學(xué)交流，查閱文獻，思考問題，我們收獲了很多。我想只要認真的參與了這樣一次活動，無論結(jié)果如何，都將使我們受益匪淺！

擴展閱讀：足球興趣小組活動總結(jié)

足球興趣小組總結(jié)

教師：譚

學(xué)校根據(jù)課改要求，并結(jié)合學(xué)校的實際情況，開展了特色各異的興趣小組，豐富了學(xué)生們的學(xué)習(xí)生活，培養(yǎng)了學(xué)生的特長，起到了很好的促進作用。本人承擔足球興趣小組的組織與輔導(dǎo)工作。在過去的工作中積累了一些經(jīng)驗，下面就興趣小組活動情況、教學(xué)組織措施、經(jīng)驗與提高措施等三方面進行總結(jié)。一、興趣小組基本情況

根據(jù)學(xué)生自愿報名原則，一共有24名學(xué)生參加本小組，興趣小組共開展了15次教學(xué)活動。二、經(jīng)驗總結(jié)

經(jīng)過本學(xué)期的興趣班活動，本人總結(jié)出下列經(jīng)驗：、學(xué)習(xí)興趣是學(xué)生基于自己的學(xué)習(xí)需要而表現(xiàn)出來的認識傾向，它是學(xué)好一門學(xué)問的內(nèi)在驅(qū)動力。在教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計上要充分照顧到學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，要選擇一些學(xué)生比較喜歡、容易產(chǎn)生興趣的內(nèi)容，這樣做，有利于學(xué)生的掌握和主動學(xué)習(xí)的力度。、注重實戰(zhàn)能力的培養(yǎng)，使學(xué)習(xí)興趣持久不熄。足球是一門實踐操作極強的學(xué)科，學(xué)生們的年齡偏小，都是小學(xué)的學(xué)生，對足球了解得甚少，只是感性的喜歡而已。從這點出發(fā)，結(jié)合我對這些孩子理解能力和學(xué)習(xí)能力的分析，我決定本次興趣小組的學(xué)習(xí)重點應(yīng)放在基本動作的練習(xí)和良好踢球習(xí)慣的培養(yǎng)上。為了能有效激發(fā)學(xué)生們的學(xué)習(xí)積極性和主動性，變感性的喜歡為理性的追求，我在開學(xué)前搜集了很多有關(guān)足球運動視頻文件，在前兩節(jié)課上集中欣賞，已達到直觀教學(xué)提高學(xué)生積極性的目的。通過后面的學(xué)習(xí)過程可知這種方式取得了良好的效果。、發(fā)揮“小老師”的作用，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。在實踐中，教師由于各種原因不能兼顧到每一位學(xué)生，這時可以讓一部分能力較強的學(xué)生充當“小老師”，對其他同學(xué)遇到的一些難題給予解答，互幫互助，共同學(xué)習(xí)。學(xué)生當“小老師”改變了傳統(tǒng)的師生間單向傳遞知識的方式，使學(xué)生由知識的被動接受轉(zhuǎn)變?yōu)橹�識的傳授者，發(fā)揮了學(xué)生的主體作用。三、存在的問題與改進措施

在興趣小組的活動開展活動中，我們也遇到了一些困難。首先是學(xué)生的自制力問題，低年級學(xué)生的自制力較差，學(xué)生在活動時，總有部分自制力較差的學(xué)生借機會注意力不集中，既影響自己有影響了其他同學(xué)的學(xué)習(xí)。學(xué)生視野不開闊，這主要表現(xiàn)在不善于溝通，大局觀、團隊精神和協(xié)調(diào)能力不強。

因此，對于今后的興趣班活動，我打算從以下幾個方面提高興趣小組活動質(zhì)量：、加強管理。通過從技術(shù)上和管理制度上約束學(xué)生自由行為，對不服從管教并且屢教不改的成員進行“小懲罰”，可以給他們布置一個額外的小任務(wù)。、開展豐富多彩的活動，從各方面激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，全面提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。

總之，興趣小組的明天會更好，我會繼續(xù)努力，把興趣小組辦的更加有特色，更加的有個性。

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