LICEO SCIENTIFICO BENEDETTO CROCE
PALERMO
PROGRAMMA DI CHIMICA E BIOLOGIA
Anno scolastico 2013/2014
Classe 3 B
CHIMICA
Richiami e consolidamento dei concetti fondamentali di chimica già studiati negli anni
precedenti: I fondamenti. Leggi ponderali.
I fondamenti
Dalle misure alle proprietà della materia. Le cifre significative. La materia e le sue
caratteristiche. I principali metodi di separazione. Teoria cinetica e passaggi di stato.
Elementi, composti ed atomi. Le leggi ponderali. Le formule chimiche.
Le leggi dei gas
I gas ideali e la teoria cinetico-molecolare. Legge di Boyle o legge isoterma. Legge di
Charles o legge isobara. Legge di Gay- Lussac o legge isocora. La legge generale dei gas.
Le pressioni parziali e la legge di Dalton.
La quantità chimica: la mole
La massa di atomi e molecole: cenni storici. Quanto pesano un atomo o una molecola?
La massa atomica e la massa molecolare. Contare per moli. La costante di Avogadro.
Calcoli con le moli. Formule chimiche e composizione percentuale. La formula minima.
Dalla formula minima alla formula molecolare. Il volume molare e l’equazione di stato dei
gas ideali. L’equazione di stato dei gas ideali. Le pressioni parziali e la legge di Dalton.
Le particelle dell’atomo
La natura elettrica della materia. La scoperta delle proprietà elettriche. Le particelle
fondamentali. La scoperta dell’elettrone. L’esperimento di Rutherford. Il numero
atomico identifica gli elementi. Il numero di massa e gli isotopi. Le trasformazioni del
nucleo. I tipi di decadimento radioattivo e la legge del decadimento. Decadimento alfa.
Decadimento beta. Decadimento beta e cattura elettronica. Emissione gamma. La legge del
decadimento radioattivo. Misura, effetti e applicazioni delle radiazioni. La datazione dei
reperti con il radiocarbonio. L’energia nucleare. Fissione e fusione nucleare.
La struttura dell’atomo
La doppia natura della luce. La natura ondulatoria della luce. La natura corpuscolare della
luce. La luce degli atomi. L’atomo di Bohr. La doppia natura dell’elettrone. L’elettrone e
la meccanica quantistica. Il principio di indeterminazione di Heisenberg. L’equazione
d’onda. Numeri quantici e orbitali. Il numero quantico principale. Il numero quantico
secondario. Il numero quantico magnetico. Il numero quantico di spin. Dall’orbitale alla
forma dell’atomo. L’atomo di idrogeno secondo la meccanica quantistica. La
configurazione degli atomi polielettronici. La regola di Hund.
Il sistema periodico
La classificazione degli elementi. Il sistema periodico di Mendeleev. La moderna tavola
periodica. La struttura della tavola periodica. I simboli di Lewis. Le proprietà periodiche
degli elementi. Raggio atomico. L’energia di ionizzazione. La periodicità dell’energia di
ionizzazione. L’affinità elettronica. L’elettronegatività. Metalli, non metalli e semimetalli.
Metalli. Non metalli. Semimetalli.
1
I legami chimici
L’energia di legame. I gas nobili e la regola dell’ottetto. Il legame covalente. Lunghezza
del legame. I legami covalenti multipli. Il legame covalente dativo. Il legame covalente
polare. La forma delle molecole. La teoria VSEPR. Molecole con legami covalenti
semplici. Molecole con legami multipli o coppie di elettroni liberi sull’atomo centrale.
Le nuove teorie del legame
I limiti della teoria di Lewis. Gli ibridi di risonanza.
La nomenclatura dei composti
I nomi delle sostanze. Valenza e numero di ossidazione. Leggere e scrivere le formule più
semplici. La classificazione dei composti inorganici. Le proprietà dei composti binari. Le
proprietà degli ossidi e dei perossidi. La nomenclatura dei composti binari. La
nomenclatura dei composti binari dell’ossigeno. Le proprietà dei composti ternari. Le
proprietà degli idrossidi. Le proprietà degli ossiacidi. Le proprietà dei sali ternari. La
nomenclatura dei composti ternari. La nomenclatura degli idrossidi. La nomenclatura degli
ossiacidi. La nomenclatura dei sali ternari.
Le reazioni chimiche
Le equazioni di reazione. Le regole del bilanciamento. L’importanza dell’equazione di
reazione. I calcoli stechiometrici. Reagente limitante e reagente in eccesso. I vari tipi di
reazione. Le reazioni di sintesi.
BIOLOGIA
Richiami e consolidamento dei concetti fondamentali di biologia già studiati: Mitosi e
meiosi. Leggi di Mendel. Cellula e biomolecole. La classificazione gerarchica degli
organismi viventi.
Le basi chimiche dell'ereditarietà.
Il DNA contiene il codice della vita. Le nostre conoscenze sul DNA sono frutto delle
ricerche di molti scienziati. Alla base del DNA ci sono i nucleotidi. Le informazioni genetiche
sono contenute nel DNA. Conferme del ruolo del DNA. La struttura del DNA. I dati a
disposizione di Watson e Crick. La struttura elicoidale. La doppia elica. Capacità di contenere
informazioni. La duplicazione del DNA. Come si trasmette l'informazione ereditaria. Gli
enzimi e il meccanismo di duplicazione. I due filamenti si duplicano con modalità diverse.
Frammenti di Okazaki e telomeri. Il proofreading corregge eventuali errori durante la
duplicazione. Diversi modi con cui la cellula riesce a riparare i danni provocati da una
mutazione. La PCR e la duplicazione del DNA in laboratorio. I cromosomi delle cellule
procariote ed eucariote. Il patrimonio genetico procariote più semplice di quello eucariote.
La cromatina: eucromatina ed eterocromatina. Il nucleosoma. Le caratteristiche del DNA nel
cromosoma eucariote. In specie diverse genomi di lunghezza differenti. Sequenze ripetitive.
Famiglie geniche.
Codice genetico e sintesi delle proteine
I geni e le proteine. “Un gene-una proteina”. Relazione tra gene e struttura proteica. Dal
DNA alla proteina: ruolo del DNA. Anomalie geniche ed errori nelle strutture proteiche. Il
ruolo dell'RNA. Struttura dell' RNA. RNA messaggero: il processo di trascrizione e le tre
fasi. Elaborazione dell'mRNA nelle cellule eucariote. Alcune sequenze geniche non tradotte
2
in proteine. Maturazione dell'mRNA attraverso lo splicing. Il codice genetico. La sequenza
nucleotidica dell' mRNA e le triplette. La decifrazione del codice genetico. Universalità del
codice genetico. La sintesi proteica. RNA ribosomiale e RNA di trasporto. La traduzione.
Inizio. Allungamento. Terminazione. Un quadro riassuntivo del processo di sintesi proteica. Le
mutazioni geniche. Le mutazioni puntiformi e loro conseguenze. Mutazioni spontanee e
indotte.
La regolazione dell’espressione genica
L'importanza della regolazione genica. Risparmio di energia corretto sviluppo embrionale.
Il controllo genico nei procarioti. Tipi diversi di geni con funzioni differenti. L’operone. Il
repressore. Regolazione della trascrizione negli eucarioti. Condensazione del cromosoma
ed espressione genica. Regolazione della trascrizione mediante specifiche proteine di legame.
Microarray di DNA. Regolazione genica successiva alla trascrizione. Splicing alternativo.
microRNA. Sindrome del cromosoma fragile. La genetica dello sviluppo. Fattori di
trascrizione. Profonde modifiche morfologiche e specializzazione cellulare. La proteomica.
Analisi dei proteomi. Tecniche specifiche.
La genetica classica
Le leggi di Mendel e le loro eccezioni. Mendel e i primi studi di genetica. Fenotipo e
genotipo. Il metodo sperimentale di Mendel. La legge della dominanza. La legge della
segregazione. Il testcross. Impostazione di un quadrato di Punnet relativo a due caratteri.
Legge dell’assortimento indipendente. Eccezioni alle leggi di Mendel. Mutazioni e
cambiamenti dell'assetto genico. Dominanza incompleta e codominanza. Fenichetonuria.
Allelia multipla. Epistasi ed eredità poligenica. Pleiotropia. Gli studi di Morgan sui
cromosomi sessuali. Relazione tra teorie di Mendel e la meiosi. Autosomi e cromosomi
sessuali. Morgan e i geni potati dai cromosomi sessuali. Malattie genetiche legate ai
cromosomi sessuali. Cromosoma X e Y. Il daltonismo. L'emofilia. La Distrofia muscolare di
Duchenne. Il favismo. La sindrome dell'X fragile. Le mappe cromosomiche. I gruppi di
associazione. Ricombinazioni geniche e crossing over. Costruzione delle mappe. Cromosomi
giganti o politenici.
La genetica e lo studio dei processi evolutivi.
La genetica di popolazioni. L'importanza della variabilità genetica. Fattori che
inducono la variabilità. L’equilibrio di Hardy-Weinberg. Fattori che alterano le
frequenze alleliche. La selezione naturale. L'adattamento delle specie all'ambiente.
Origine delle specie e modelli evolutivi
La definizione di specie. Modalità di speciazione. Mantenimento dell’isolamento
genetico. I modelli evolutivi. Equilibri intermittenti.
Storia dell'evoluzione umana
I nostri antenati più antichi. Principali linee evolutive dei primati. La comparsa degli
ominidi. Gli ominidi più recenti. Origine dell’uomo moderno.
Gli alunni
L’insegnante
3
