Programma svolto nella classe

Liceo scientifico con annessa
sezione classica
“Ettore Majorana”
Programma svolto nella classe
Materia:
MOD. PSQ 11 04
PROGRAMMA SVOLTO
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quinta
SCIENZE
Testi utilizzati:
-
REV. 0 del 16/04/08
Scienze della Terra ( SEI )
Chimica e vita ( Le Monnier Scuola )
sez. B
Prof.
a.s. 2014-2015
Margherita Rogheto
autori:
C. Pignocchino Feyles
A. Bargellini, M. Crippa, D. Nepgen, M. Mantelli
Scienze della Terra
I minerali e le rocce
Composizione chimica della litosfera
I minerali : definizione . Solidi cristallini e solidi amorfi o vetrosi.
La classificazione dei minerali : principali famiglie o classi in base alla diversa composizione
chimica . Il gruppo dei silicati: struttura dello ione silicato. Silicati sialici e femici.
Le rocce: definizione e classificazione generale in base al processo che le genera. Il ciclo litogenetico
- Le rocce magmatiche .
Processo magmatico, magma e lava, rocce intrusive ed effusive, rocce sialiche, intermedie, femiche,
ultrafemiche ( con esempi). Struttura cristallina, microcristallina e vetrosa
Il dualismo dei magmi: magma primario e secondario ( origine e caratteristiche chimico- fisiche ) .
Processo di anatessi
- Le rocce sedimentarie.
Il processo sedimentario e la stratificazione . Classificazione generale: tipi di famiglie ( rocce clastiche,
organogene e di origine chimica ) in base alla natura dei clasti . Presenza dei fossili.
- Le rocce metamorfiche .
Il processo metamorfico : tipi di metamorfismo ( di contatto, cataclastico, regionale) e significato di
“grado di metamorfismo “ e “ minerali indice “. La scistosità
I fenomeni vulcanici
Vulcani e plutoni : definizione e struttura di un edificio vulcanico. Eruzioni centrali e lineari.
I gas all’interno del magma. Differenza tra “ magma “ e “lava”.
Caratteristiche dei magmi : origine e caratteristiche chimico- fisiche del magma primario, origine e
caratteristiche chimico- fisiche del magma secondario.
La genesi dei magmi e il loro comportamento.
Diversi tipi di attività vulcanica : attività vulcanica esplosiva ( piroclasti, nubi ardenti, lahar, eruzione freaticomagmatica), attività vulcanica effusiva ( diversi tipi di colate laviche) .
Le diverse modalità di eruzione: di tipo hawaiano, stromboliano, vulcaniano, peleano, freatiche
Forme degli edifici vulcanici ( vulcani a scudo, stratovulcani, coni di scorie). Caldere e diatremi.
Vulcanesimo secondario
Distribuzione dei vulcani sulla Terra. Esempi di vulcani italiani e loro distribuzione.
Prevedibilità delle eruzioni vulcaniche e segnali premonitori.
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I fenomeni sismici
Le cause dei terremoti. La “ Teoria del rimbalzo elastico “. Ipocentro ed epicentro . Isosisme
Le onde sismiche che si generano nell’ipocentro : caratteristiche, propagazione e velocità delle onde P e delle
onde S . Le onde superficiali o onde L. Il maremoto
Gli strumenti di rilevazione delle onde sismiche : sismografi e sismogrammi.
Modalità per determinare la posizione dell’epicentro.
Profondità dell’ipocentro : terremoti superficiali, intermedi, profondi.
La forza di un terremoto : la scala dell’intensità o scala Mercalli ( MCS )
e la scala della magnitudo o scala Richter.
Distribuzione geografica dei terremoti sulla superficie terrestre.
Previsione ( deterministica e statistica) dei terremoti.
Struttura interna della Terra
Modalità per studiare l’interno della Terra : caratteristiche fisiche della Terra ( densità media, densità delle rocce
superficiali), composizione dei meteoriti, composizione dei magmi, modalità di propagazione delle onde
sismiche.
Le principali discontinuità : la scoperta della discontinuità di Moho ; le zone d’ombra e la scoperta delle
discontinuità di Gutenberg e di Lehmann.
I diversi involucri della Terra : crosta , mantello e nucleo ( esterno ed interno) .
Crosta oceanica e crosta continentale (età ,caratteristiche chimico-fisiche e spiegazione delle loro differenze
attraverso la Tettonica delle placche ).
Suddivisione della zona corrispondente alla crosta e al mantello in litosfera, astenosfera e mesosfera e mantello
inferiore
Gradiente geotermico e origine del calore della Terra.
Caratteristiche del campo magnetico terrestre : localizzazione dei poli magnetici rispetto ai poli geografici,
direzione e intensità, variazione del campo magnetico nel tempo, inversioni di polarità.
Origine del campo magnetico terrestre : teoria delle dinamo ad autoeccitazione.
Rocce magnetizzate e campi magnetici locali : magnetizzazione termorimanente e detritico rimanente.
Anomalie magnetiche positive e negative.
Paleomagnetismo : prove della inversione dei poli e dei movimenti della litosfera
Dinamica della litosfera
I movimenti verticali della crosta : la teoria isostatica
Le teorie fissiste e il modello della struttura dell’interno della Terra agli inizi del ‘900 ( Sial, Sima, Osol, Nife) .
Alfred Wegener e la teoria della deriva dei continenti : Pangea e Panthalassa e loro evoluzione
Prove geomorfologiche, paleontologiche e paleoclimatiche.
Teoria dell’espansione dei fondali oceanici : morfologia dei fondali e teoria H.H.Hess.
La prova dell’espansione : anomalie positive e negative dei fondali oceanici.
Apparente migrazione dei poli come prova dello spostamento dei continenti
Teoria della tettonica delle placche come sintesi dei lavori di J. Morgan, D. Mc Kenzie, R.L. Parker .
Caratteristiche generali delle placche : numero, dimensioni, composizione, direzione di movimento
Margini di placche : continentale e oceanico
- Margini divergenti oceanici : formazione ed espansione degli oceani ; dorsali oceaniche
- Margini convergenti: margini di subduzione ( fosse oceaniche, riduzione dei fondali oceanici, sistema
arco-fossa e piano di Benioff) e margini di collisione tra due litosfere con margini continentali ( oro-
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genesi)
- Margini conservativi
Strutture , fenomeni vulcanici e/o sismici associati ai diversi tipi di margini con relativi esempi geografici.
Cause del movimento delle placche : la Terra come “ motore termico”.
Atmosfera
Atmosfera : composizione chimica, caratteristiche dei diversi gas, struttura dell’atmosfera
La magnetosfera
Bilancio termico della Terra. La temperatura nella bassa troposfera.
La pressione e l’umidità
Chimica organica
Dalla “chimica organica” alla “ chimica del carbonio”. F. Wöhler e la sintesi dell’urea
Particolari proprietà dell’atomo di carbonio. Configurazione elettronica del Carbonio . Ibridazione sp3, sp2, sp
La classificazione dei composti organici e i gruppi funzionali
Le principali classi di reazioni organiche
L’isomeria
L’isomeria
L’isomeria di struttura : isomeria di catena, di posizione, di gruppo funzionale ( con esempi )
La stereoisomeria :
- isomeria geometrica : isomero cis- o Z-, e isomero trans – o E- ( regole di nomenclatura ed esempi)
- isomeria ottica : enantiomeri e diastreoisomeri. Le forme meso. Racemi e risoluzione racemica
Il polarimetro e il potere rotatorio del saccarosio ( chiamato anche destrosio perché lo
stereoisomero presente in natura ruota la luce polarizzata verso desta)
Gli idrocarburi saturi
- Gli alcani :- ibridazione sp3, formula minima generale, alcani lineari e a catena ramificata, regole di
nomenclatura IUPAC, radicali alchilici
- Caratteristiche chimico - fisiche ( apolarità e forze di van der Waals).
- Reazioni tipiche : combustione ( equazione generale ), alogenazione , cracking
Gli idrocarburi insaturi
- Gli alcheni: - il doppio legame e l’ibridazione sp2
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-formula minima generale, isomeri, regole di nomenclatura, radicali alchenilici ( o vinilici),
esempi
- Gli alchini: - il triplo legame e l’ibridazione sp
- formula minima generale , regole di nomenclatura, esempi
Reazioni tipiche degli idrocarburi insaturi : - reazione di addizione al doppio o al triplo legame con idrogeno,
con alogenuri di idrogeno, con alogeni
- la salificazione degli alchini
- reazioni di polimerizzazione : polivinilcloruro
Gli idrocarburi aliciclici : i cicloalcani, i cicloalcheni, i cicloalchini. Esempi più importanti, nomenclatura,
caratteristiche dei cicloalcani e in particolare del cicloesano
Gli idrocarburi aromatici o areni
- Il benzene : formula bruta e di struttura, caratteristiche dei legami tra i carboni, F.A. Kekulè e la
delocalizzazione degli elettroni, ibridi di risonanza
- Significato di areni monociclici, policiclici condensati e concatenati, composti aromatici eterociclici.
Regole di nomenclatura dei composti aromatici ; alcuni esempi importanti : toluene, gruppo fenile
Proprietà fisiche, fonti e caratteristiche generali degli areni.
Principali reazioni : reazioni di sostituzione ;elenco delle principali reazioni di sostituzione a partire dal
benzene
I derivati funzionali degli idrocarburi
- gli alogenuri alchilici e arilici: formula generale, alcuni esempi ( percloroetilene, teflon come polimero del
tetrafluoroetilene, freon , DDT ) noti anche per la loro tossicità o interazione con l’ozono.
- gli alcoli e i fenoli : formula generale, regole di nomenclatura ( primari, secondari e terziari), fenolo,1,2,3 propantriolo ( o glicerolo), metanolo ed etanolo ( prodotto nella fermentazione alcolica.
La reazione di esterificazione con un acido inorganico o con un acido grasso
- gli eteri: formula generale e formula del dietiletere
- le aldeidi e i chetoni : gruppo carbonilico con carbonio ibridato sp2, nomenclatura, esempi ( etanale o
acetaldeide, propanone o acetone)
- gli acidi carbossilici : formula generale e struttura del gruppo funzionale , nomenclatura, esempi ( acido
etanoico o acetico, alcuni importanti acidi polifunzionali quali l’acido salicilico, acido piruvico o acido 2ossopropanoico)
- le anidridi: definizione
- gli esteri : definizione; esteri del glicerolo ( trigliceridi)
- i derivati funzionali azotati : formula del gruppo funzionale rispettivamente dei nitrocomposti, dei nitrili o
cianuri, delle ammine e delle ammide ( primarie, secondarie, terziarie).
Composti eterociclici azotati : definizione e alcuni esempi (basi azotate purine e
pirimidine nel DNA e nell’RNA)
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Biochimica
Tipo di atomi e loro abbondanza in un essere vivente .
Significato di “sostanza essenziale” per un essere vivente . Le vitamine : definizione ed alcuni esempi
Le biomolecole
I lipidi : tipi di atomi presenti, idrofobicità, presenza in natura.
Suddivisione in saponificabili e non saponificabili. Definizione di sapone come sale di acidi grassi.
Principali gruppi di lipidi saponificabili:
-acidi grassi ( composizione chimica, saturi e insaturi, stato di aggregazione a temperatura ambiente,
gli omega-3)
-trigliceridi : composizione chimica e funzione
-fosfolipidi : composizione e funzione . Struttura delle membrane biologiche
-cere : composizione e funzione
Lipidi non saponificabili : terpeni come costituenti degli oli essenziali, steroidi ( struttura ciclica ad anelli
condensati. Alcuni esempi : colesterolo, ormoni sessuali ), vitamine liposolubili ( A, D, E, K )
I carboidrati : composizione chimica, classificazione in base al numero di molecole semplici, presenza in natura
- Monosaccaridi : formula generale della molecola lineare, forme cicliche in soluzione acquosa, aldosi e
chetosi, esosi e pentosi, esempi più importanti
- Disaccaridi e oligosaccaridi : legame glicosidico, alcuni esempi. Saccarosio e saccarasi ( o invertasi)
- Polisaccaridi : composizione e funzione .Esempi più importanti in natura
Le proteine : composizione, le diverse funzioni, la funzione enzimatica . Formula di struttura di un
amminoacido. Gli amminoacidi essenziali. Il legame peptidico. Le strutture delle proteine.
Gli acidi nucleici : composizione e struttura dei nucleotidi. Polimerizzazione dei nucleotidi con formazione del
DNA e dell’RNA
- DNA : struttura a doppia elica e dimensioni del DNA. Processo di duplicazione del DNA.
- RNA : diversi tipi di RNA. Processo di sintesi proteica : trascrizione e traduzione
I principali processi metabolici
Organismi autotrofi ( chemiosintetici e fotosintetici ) ed eterotrofi ( respiratori e fermentativi)
Composizione chimica dell’ ATP e suo ruolo energetico negli esseri viventi.
NAD+ ( NADP+ ) e FAD come coenzimi che trasportano elettroni. Forma ossidata e forma ridotta : modalità con
cui vengono ossidati e ridotti nei diversi processi cellulari
La glicolisi e la respirazione cellulare
Equazione generale della respirazione : reagenti, prodotti utili e di scarto . Sequenza glicolitica : luogo cellulare
in cui avviene e bilancio netto . Ossidazione ( decarbossilazione )del piruvato : luogo cellulare in cui avviene e
prodotti . Ciclo di Krebs : luogo cellulare in cui avviene e bilancio netto. Catena di trasporto di elettroni , luogo
cellulare in cui avviene, bilancio netto ; teoria chemiosmotica.
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La fermentazione : organismi che attuano la fermentazione. Fermentazione nell’Uomo e debito d’ossigeno
Trasformazione del piruvato dopo glicolisi per riossidare il NADH.
Fermentazione alcolica : reazione di trasformazione del piruvato in alcol etilico
Fermentazione lattica : reazione di trasformazione del piruvato in acido lattico
La fotosintesi
Organismi che attuano la fotosintesi : alghe azzurre ( cianobatteri ), alghe eucariote, organismi appartenenti al
Regno delle Piante. Caratteristiche chimiche e spettro di assorbimento della luce della clorofilla
Equazione generale della fotosintesi : reagenti, prodotti utili e di scarto
Fase luminosa : luogo cellulare in cui avviene , struttura dei due fotosistemi, bilancio netto
Ciclo di Calvin : luogo cellulare in cui avviene, bilancio netto. Interdipendenza tra le reazione alla luce e al buio.
Biotecnologie
Biotecnologie e ingegneria genetica : definizione e campi di applicazione ( con esempi).
Bioetica e Comitato Nazionale di Bioetica
Modalità di trasferimento di informazioni genetiche tra batteri : coniugazione, trasformazione, trasduzione
generalizzata e specializzata
Plasmidi : composizione, struttura e funzione nei batteri. Plasmidi F e R
Enzimi di restrizione : caratteristiche, funzione di protezione da infezioni virali nei batteri, siti di restrizione o
sequenze di riconoscimento, modalità di taglio della molecola di DNA ( tagli netti o con
estremità “ coesive” o “sticky), frammenti di restrizione.
Fondamentale ruolo nelle tecniche di ingegneria genetica. Alcuni esempi
Elettroforesi su gel : descrizione dell’apparato e del suo utilizzo per analizzare e separare acidi nucleici
L’amplificazione di frammenti di DNA tramite PCR ( reazione a catene della polimerasi) : composizione e
ruolo dei primer, la Taq polimerasi ( particolare DNA polimerasi naturale), il termociclatore e le fasi del
processo ( denaturazione, appaiamento o annealing, allungamento o estensione ).
La tecnologia de DNA ricombinante : “strumenti di lavoro “ ( enzimi di restrizione, DNA ligasi; DNA
polimerasi, vettori), fasi per la clonazione di un gene, vettori di
clonaggio ( plasmidi, virus, cromosomi artificiali)
La produzione di proteine ricombinanti : somatostatina, insulina, fattore VIII della coagulazione, interferoni,
vaccini, molte sostanze per uso industriale.
La terapia genica : sostituzione di un gene normale a quello “ anomalo “.
Esseri viventi geneticamente modificati : OGM e esseri transgenici ( esempi).
Le mappe di restrizione : forma di caratterizzazione di una molecola di DNA attraverso la frammentazione con
enzimi di restrizione e separazione dei frammenti con elettroforesi su gel
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L’ impronta genetica ( o profilo genetico o DNA fingerprint ) attraverso marcatori molecolari: : polimorfismo
genetico, STR o microsatelliti, VNTR o minisatelliti. I diversi campi in cui si utilizzano i profili genetici.
Le librerie genomiche : definizione
Le librerie di cDNA : librerie solo di DNA codificante utilizzando mRNA e la trascrittasi inversa .
Il sequenziamento dei genomi : dimensioni dei genomi di organismi diversi
Progetto Genoma Umano : dal primo annuncio ”storico” nel giugno 2000 di una “bozza” di sequenziamento al
completo sequenziamento nel 2003
Dimensioni del genoma umano , % del DNA codificante e splicing alternativo,
proteine prodotte
Alcuni esempi di biotecnologie relative al processo di trasmissione della vita
- FIVET ( fertilizzazione in vitro con embryo transfer) in campo umano
- La clonazione per trasferimento nucleare ( descrizione delle fasi del processo) : esperimenti di J. Gurdon
sugli anfibi negli anni ’60, la clonazione nel 1997 del primo mammifero ( pecora “Dolly”).
Le cellule staminali : definizione, classificazione in base alla potenza e all’origine.
Shinya Yamanaka e J. Gurdon : Nobel 2012 per la Medicina per la scoperta del metodo per riprogrammare
una cellula matura ed ottenere in laboratorio cellule staminali indotte pluripotenti (iPS)
FIRMA DOCENTE :
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FIRMA STUDENTI : ……………………………………………………………………………………………………….
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Desio, 3 giugno 2015