LICEO SCIENTIFICO CASTELNUOVO ANNO 2014/2015,
CLASSE 5D DOCENTE: CRISTINA SACCHI
PROGRAMMA DI SCIENZE
Ripasso di alcuni argomenti di chimica organica: gruppi funzionali delle molecole e relative
proprietà; Alcoli e fenoli: caratteristiche fisiche e chimiche; Il gruppo funzionale carbonilico:
aldeidi e chetoni, caratteristiche fisiche e proprietà chimiche. Gruppi carbossilici; le ammine; gli
eterocicli; la reattività degli acidi carbossilici; reazioni di ossidazione da alcol primario ad
aldeide e successivamente ad ac. carbossilico; reazione di formazione degli esteri. Grafico
dell'energia in gioco in una reazione chimica mettendo in evidenza lo stadio lento, il livello di
energia dell'intermedio di reazione, il significato del valore della costante di equilibrio e il
principio di Le Chatelier.
Reazioni accoppiate e ruolo dell’ATP; reazioni esoergoniche ed endoergoniche: valutazione
della spontaneità di alcune reazioni.
I carboidrati. Struttura e ciclizzazione della molecola di glucosio; gruppo ossidrile anomerico;
legami glicosidici presenti nell'amido e nel glicogeno e nella cellulosa. Gluconeogenesi;
glicogenosintesi e glicogenolisi: meccanismo di regolazione da parte dell’insulina e del
glucagone. Glicolisi analizzata nelle varie fasi e azione degli enzimi che ne prendono parte.
Enzima fosfofruttocinasi come esempio di enzima chiave di una via metabolica. Reazioni di
fermentazione lattica e alcolica. Reazione enantioselettiva di ossidoriduzione dell'acido
piruvico ad acido lattico. Reazioni del ciclo di Krebs; reazioni di decarbossilazione ossidativa
presenti in tutto il processo; catena di trasporto degli elettroni. Resa totale del processo
respiratorio; Produzione di ATP a partire dai trasportatori di elettroni in forma ridotta: catena
di trasporto degli elettroni; forza motrice protonica e modello chemiosmotico per la produzione
di ATP.
Strategie metaboliche di base del metabolismo: Ciclo di Krebs come stazione di base del
metabolismo e come via anfibolica e relativa regolazione. Via dei Pentosofosfati. Processo di
fotosintesi: fase luminosa e oscura. Unità fotosintetica, clorofilla del centro di reazione e catena
di trasporto degli elettroni; schema a Z. Fotofosforilazione, processo chemiosmotico e
considerazioni relative alla variazione di energia in gioco in tutto il processo. Analogie e
differenze tra il meccanismo chemiosmotico che avviene nella fotosintesi e quello che avviene
nella catena respiratoria degli elettroni. Fase oscura della fotosintesi: Ciclo di Calvin.
I lipidi: Struttura e funzione dei trigliceridi e dei fosfolipidi. Acidi grassi saturi ed insaturi e
legami intermolecolari; Meccanismo d’azione dei saponi. Reazione di formazione dei lipidi e
metabolismo lipidico: lipolisi, lipogenesi; lipoproteine: chilomicroni, VLDL, LDL, HDL.
Gli acidi nucleici: struttura e funzioni. Processo di duplicazione. Azione degli enzimi: elicasi,
DNA polimerasi, primasi, ligasi. Frammenti di Okazaki. Processo di sintesi proteica nei
procarioti e negli eucarioti. Processo di trascrizione: l’RNA polimerasi come esempio di
proteina quaternaria. Processo di splicing. La traduzione del messaggio: fase di inizio, di
allungamento e di termine. Universalità, non ambiguità e degenerazione del codice genetico.
Le proteine: caratteristiche chimiche degli amminoacidi, legame peptidico. Punto isoelettrico;
livelli strutturali delle proteine: struttura primaria, secondaria, terziaria e quaternaria;
L’emoglobina come esempio di proteina con struttura quaternaria: curva di affinità per
l’ossigeno dell’emoglobina e della mioglobina. Regolamento allosterico alla base dell’attività
biologica dell’emoglobina; struttura quaternaria delle proteine: curva di saturazione
dell'emoglobina e della mioglobina in funzione della pressione parziale di ossigeno.
Funzione enzimatica delle proteine: meccanismo di azione dell'enzima e affinità con il
substrato: velocità di saturazione dell'enzima in funzione della concentrazione di substrato ed
equazione di Michaelis-Menten. Catabolismo delle proteine: azione dell'enzima transaminasi e
reazione di deaminazione ossidativa; cenni al ciclo dell’urea. Vitamine e sali minerali.
Approfondimenti sul metabolismo: squilibri metabolici che si creano nel caso del diabete e
dell'alcolismo; effetti della sedentarietà.
Regolazione del metabolismo: strategie di base, regolazione enzimatica basata su
compartimentazione, regolazione dell’attività enzimatica; inibizione competitiva e non
competitiva. Regolazione allosterica e mediante modifiche covalenti. Regolazione della
concentrazione enzimatica.
La biochimica del cervello. Trasmissione dell'impulso nervoso. Potenziale d'azione.
meccanismo di trasmissione dell'impulso nervoso; La sinapsi; il ruolo della dopamina. La
giunzione neuromuscolare; Azione delle droghe sul cervello; effetti della cocaina. Plasticità
neuronale. Azione dell'alcol sul cervello. La dipendenza dal cellulare. Tecniche di
ricombinazione genica: utilizzo di enzimi di restrizione per creare estremità adesive, di DNA
ligasi e del processo di trasformazione batterica per l’ingegneria genetica.Tecniche di
sequenziamento genetico: utilizzo dei terminatori e della tecnica di elettroforesi su gel; le
librerie genomiche. Il futuro della ricerca biologica: il trascrittoma e il proteoma.
Studio delle onde sismiche per analizzare la struttura interna della Terra; la scoperta della
superficie di discontinuità di Moho avvenuta in seguito al confronto di due sismogrammi posti
a diversa distanza dall’ipocentro; La scoperta della superficie di discontinuità di Gutemberg
avvenuta in seguito all’interpretazione della presenza delle zone d’ombra; le discontinuità
minori.
Modello della Terra a gusci concentrici: la crosta continentale ed oceanica; mantello superiore e
inferiore; il nucleo esterno e interno; suddivisione della Terra in litosfera, astenosfera, mesosfera
e nucleo. La tomografia sismica; il calore interno alla Terra e la sua origine. Il campo magnetico
terrestre, teoria della dinamo ad autoeccitazione, magnetizzazione termorimanente delle rocce
magmatiche; anomalie magnetiche positive e negative; variazioni del campo magnetico; lo
studio del paleomagnetismo.
La dinamica endogena: il principio dell’isostasia. La teoria fissista. Tappe storiche che hanno
portato alla formulazione della Teoria della Tettonica delle Placche: Contributo di Wegener,
Hess, Vine e Matthews, Wilson. Teoria della Deriva dei continenti di Wegener: prove
paleoclimatiche, geologiche, paleontologiche, geofisiche.
Studio della morfologia dei fondali oceanici: struttura delle dorsali oceaniche, caratteristiche
delle piane abissali e delle fosse oceaniche; le caratteristiche delle placche litosferiche; margini
divergenti; analisi dei seguenti eventi in sequenza: decompressione adiabatica, risalita del
magma, formazione di nuova crosta oceanica, compensazione isostatica; teoria di Hess
sull’espansione dei fondali oceanici e fasi evolutive dello sviluppo oceanico: oceani “in
embrione”, “in fase giovanile” e “di maturità” e “di vecchiaia”.
Prove paleomagnetiche relative alla suddetta ipotesi: analisi e interpretazione della
disposizione delle anomalie magnetiche delle rocce nei fondali oceanici. L’apparente
migrazione dei poli magnetici. Margini continentali attivi e passivi, margini convergenti,
divergenti e conservativi. Fenomeni vulcanici e sismici contestualizzati nella teoria della
Tettonica delle Placche. Processi di formazione del magma nelle Dorsali e nella subduzione.
Paleomagnetismo come prova a favore dell’espansione dei fondali oceanici. Genesi dei magmi
nella zona di subduzione; sistema arco-fossa: sismicità legata al piano di Benioff; caratteristiche
del vulcanesimo dell’arco vulcanico; aggiustamenti isostatici della catena in formazione: il
bacino di retroarco. Il caso degli Hot Spot.
Atmosfera: struttura e funzioni; variazioni di temperatura e caratteristiche dei vari strati in cui è
suddivisa: troposfera, stratosfera, mesosfera, termosfera, esosfera; forza di Coriolis; bilancio
termico; effetto serra; escursione calorica annua. Cenni ai moti millenari e alla loro influenza
sull'escursione calorica annua.
Pressione atmosferica. Moti convettivi; aree cicloniche e anticicloniche, venti costanti, venti
periodici, venti locali. Inquinamento atmosferico, contaminanti dell’aria, piogge acide, buco
dell’ozono. Cicli geochimici: ciclo dell'azoto, del carbonio, dell'ossigeno e dell'acqua.
Approfondimenti relativi ai seguenti argomenti: processi di produzione della cocaina, effetti
della droga sull'organismo, problematiche legate alla dipendenza da sostanze e dal gioco
d'azzardo.
Firenze, 04 giugno 2015
Firma del docente:______________________
Firma degli alunni:______________________
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