L.S. "LIOY" - ESAME DI STATO RELAZIONE FINALE DEL DOCENTE ALLEGATO A ALLEGATO A RELAZIONE FINALE DEL DOCENTE Anno Scolastico 2016/17 Classe 5^ AS Docente Nicoletta Manzolini Materia Scienze Naturali Testo in uso: 1. De Leo, Giachi “ Biochimica Plus – dalla chimica organica alle biotecnologie” Ed. DeAgostini. 2. Palmieri, Parotto “Il globo terrestre e la sua evoluzione – Tettonica delle placche, Storia della Terra, modellamento del rilievo” Ed. Zanichelli. A) ATTIVITÁ DIDATTICA SVOLTA COMPETENZE DISCIPLINARI RELATIVE A CIASCUN MODULO MODULI DIDATTICI TEMPI 1 – LA CHIMICA ORGANICA E GLI IDROCARBURI Le caratteristiche dell'atomo di carbonio, 3 2 ibridazione sp , sp e sp. La varietà dei composti organici, proprietà fisiche e chimiche comuni ai composti organici, le formule dei composti organici (di struttura, razionali, condensate e scheletro). Isomeria di struttura (isomeri di catena, di posizione e di gruppo funzionale); stereoisomeria: isomeria conformazionale (conformazioni di alcani e ciclo alcani), isomeria geometrica e convenzione E-Z; carbonio asimmetrico e isomeria ottica, enantiomeri e convenzione R-S, luce polarizzata e attività ottica, miscela racemica, diastereoisomeri, numero massimo di stereoisomeri, proiezioni di Fischer, mesoforme. Classificazione degli idrocarburi e loro proprietà generali. Alcani: formula generale e proprietà fisiche, regole IUPAC e nomenclatura, reattività (reazioni di combustione e reazioni di sostituzione: alogenazione e catena radicalica di reazioni); ciclo alcani: nomenclatura e reazioni caratteristiche. Alcheni: caratteristiche generali, nomenclatura, isomeria, proprietà fisiche, definizioni di elettrofilo e nucleofilo, reattività degli alcheni (reazioni di addizione e meccanismo dell'addizione elettrofila, le reazioni di addizione in alcheni asimmetrici e la regola di Markovnikov); principali radicali alchilici insaturi; ciclo alcheni. Alchini: caratteristiche generali, nomenclatura, isomeria, proprietà fisiche, reattività; nomenclatura idrocarburi con doppi e tripli legami insieme; ciclo alchini. Comprendere i caratteri distintivi della chimica organica. Cogliere la relazione tra la struttura delle molecole organiche e la loro nomenclatura. Cogliere l’importanza della struttura spaziale nello studio delle molecole organiche. Cogliere il significato e la varietà dei casi di isomeria. Comprendere le caratteristiche distintive degli idrocarburi insaturi. Conoscere le principali reazioni degli idrocarburi alifatici. Comprendere ed utilizzare il concetto di aromaticità per giustificare le proprietà dei derivati del benzene. Correlare le proprietà chimico fisiche agli usi delle sostanze. Descrivere le proprietà biologiche o farmacologiche di alcuni composti in base alle caratteristiche tridimensionali della loro molecola. Pagina 1 di 6 16 ore mod. ESA L.S. "LIOY" - ESAME DI STATO RELAZIONE FINALE DEL DOCENTE ALLEGATO A Idrocarburi aromatici: la struttura del benzene (Kekule', teoria della risonanza, teoria degli orbitali molecolari), la nomenclatura dei composti aromatici, le proprietà fisiche, la reazione di sostituzione elettrofila aromatica (meccanismo), sostituenti attivanti e disattivanti, principali sostituenti aromatici (gruppi arilici), gli idrocarburi aromatici policiclici, aromaticità e regola di Huckel, forma allotropiche del carbonio. Attività di laboratorio: Polarizzatore e attività ottica degli enantiomeri. 2 - I GRUPPI FUNZIONALI E LE DIVERSE CLASSI DI COMPOSTI ORGANICI Gruppi funzionali e nomenclatura delle principali classi di molecole organiche. Alcoli e fenoli: classificazione, nomenclatura, proprietà fisiche, proprietà acide, reattività (sostituzione nucleofila e ossidazione negli alcoli, ossidazione dell'idrochinone). Eteri: nomenclatura, proprietà fisiche, reattività (scissione con acidi). Aldeidi e chetoni: nomenclatura, proprietà fisiche, reattività (addizione nucleofila, reazioni di riduzione e ossidazione). Gli acidi carbossilici e i loro derivati: nomenclatura e proprietà fisiche degli acidi carbossilici, acidità del gruppo carbossilico, reattività e derivati degli acidi carbossilici (reazione di sostituzione nucleofila, principali reazioni degli alogenuri acilici, esterificazione di Fischer, idrolisi basica degli esteri e caratteristiche dei saponi, le ammidi). Ammine: classificazione, nomenclatura (ammine alifatiche e aromatiche), proprietà fisiche, comportamento basico, reazione di salificazione, reattività (alchilazione). Polimeri: caratteristiche (monomeri, omopolimeri e copolimeri) classificazione (polimeri naturali e polimeri di sintesi), processi di polimerizzazione (poliaddizione e policondensazione). Comprendere il concetto di gruppo funzionale Conoscere la nomenclatura delle diverse classi di composti organici. Descrivere ed utilizzare le proprietà chimiche e fisiche delle diverse classi di composti organici. Conoscere le reazioni caratteristiche delle diverse classi di composti organici. Conoscere l’importanza biochimica e/o il ruolo biologico dei principali composti delle diverse classi di composti organici. Motivare l’azione detergente dei saponi. Saper distinguere tra polimeri sintetici e polimeri naturali. Saper descrivere la polimerizzazione per addizione e per condensazione. 11 ore Saper porre in relazione la varietà dei monosaccaridi con la loro diversità molecolare. Saper utilizzare la rappresentazione di molecole di disaccaridi e polisaccaridi per spiegarne le proprietà. Descrivere le principali proprietà alimentari dei carboidrati. 9 ore Attività di laboratorio: preparazione di un sapone naturale. 3 – LE BIOMOLECOLE L'uniformità biochimica degli esseri viventi, le caratteristiche della materia vivente e i costituenti chimici della cellula. I carboidrati: monosaccaridi aldosi e chetosi, D e L gliceraldeide, formule di proiezione di Fischer, ciclizzazione e proiezioni di Haworth, anomeri alfa e beta, mutarotazione, ossidazione in ambiente basico e in ambiente acido, il glucosio; disaccaridi, legame glicosidico (saccarosio, lattosio, maltosio e cellobiosio), zuccheri riducenti e non riducenti; polisaccaridi (amido, glicogeno e cellulosa). Pagina 2 di 6 mod. ESA L.S. "LIOY" - ESAME DI STATO ALLEGATO A RELAZIONE FINALE DEL DOCENTE I lipidi: caratteristiche, classificazione (saponificabili e insaponificabili), proprietà e funzioni biologiche; acidi grassi saturi e insaturi, trigliceridi, idrogenazione, saponificazione; struttura e funzioni dei fosfogliceridi e glicolipidi; steroidi (colesterolo) e vitamine liposolubili. Gli amminoacidi e le proteine: struttura degli amminoacidi, comportamento anfotero degli amminoacidi (zwitterione e punto isoelettrico), amminoacidi essenziali, gruppi R e loro classificazione, il legame peptidico; struttura primaria, secondaria, terziaria e quaternaria di una proteina; struttura proteica e attività biologica, conformazione nativa e denaturazione. Acidi nucleici: nucleotidi, DNA e RNA. Attività di laboratorio: analisi dei carboidrati (saggio di Fehling per gli zuccheri riducenti, saggio di Lugol per l'amido). Riconoscere la varietà dei lipidi. Descrivere le funzioni biologiche e alimentari dei lipidi. Conoscere unità e varietà degli amminoacidi. Saper descrivere la reazione di sintesi di un dipeptide. Conoscere e descrivere i diversi livelli strutturali delle proteine. Conoscere le principali caratteristiche biologiche degli amminoacidi e delle proteine. Saper elencare le principali funzioni biologiche delle proteine collegandole alle strutture. Conoscere le caratteristiche dei nucleotidi e degli acidi nucleici. 4 – LE VIE METABOLICHE E LA CATALISI ENZIMATICA Il metabolismo cellulare e le vie metaboliche Gli enzimi: caratteristiche generali degli enzimi. classi di enzimi, isoenzimi La catalisi enzimatica: come funziona un enzima e i modelli per l’interazione enzima-substrato, la cinetica enzimatica, la costante di MichaelisMenten, i fattori che influenzano la velocità delle reazioni enzimatiche. Il controllo delle vie metaboliche: la modulazione dell’attività enzimatica (controllo allosterico, modificazione covalente, inibizione competitiva), il controllo dei livelli enzimatici, compartimentazione delle vie metaboliche. Descrivere i modi in cui può agire un enzima e i fattori che possono modulare la sua attività. Descrivere le caratteristiche e le logiche del metabolismo cellulare. Motivare e descrivere il ruolo dei principali coenzimi nel metabolismo. Descrivere e distinguere tra loro le modalità di regolazione del metabolismo. 5 ore L’ATP e i coenzimi: struttura e ruolo dell'ATP, i + cofattori enzimatici, i coenzimi piridinici (NAD e + NADP ), coenzimi flavinici (FAD), coenzimaA. 5 - LE PRINCIPALI VIE METABOLICHE Il metabolismo dei carboidrati: processi anabolici e catabolici, ruolo del fegato nel controllo della glicemia; la glicolisi (equazione netta, fase di preparatoria e fase di recupero), la regolazione della glicolisi, la via del pentoso fosfato; le fermentazioni (lattica e alcolica), la conversione del piruvato e il ciclo di Krebs, il trasporto finale degli elettroni, la chemiosmosi e l’ATP sintasi, bilancio energetico finale; la gluconeogenesi (definizione, finalità, ciclo di Cori, tappe e il bilancio energetico); la glicogenosintesi e la glicogenolisi. La fotosintesi clorofilliana: aspetti generali, il cloroplasto, la fase luminosa (fotosistemi e fotolisi), la fase oscura (fissazione del carbonio e ciclo di Calvin). Descrivere il metabolismo degli zuccheri a livello molecolare e a livello anatomico. Discutere l’importanza fermentazioni degli zuccheri. pratica delle 16 ore Descrivere la fotosintesi clorofilliana. Pagina 3 di 6 mod. ESA L.S. "LIOY" - ESAME DI STATO RELAZIONE FINALE DEL DOCENTE Il metabolismo dei lipidi: l’assorbimento e il trasporto dei lipidi, le lipoproteine plasmatiche (chilomicroni, VLDL, LDL, HDL); ipercolesterolemia genetica e acquisita, regolazione della colesterolemia; l’ossidazione del glicerolo; il catabolismo degli acidi grassi, la carnitina e l'ingresso degli acidi grassi nel mitocondrio, la betaossidazione dell'acido palmitico, resa energetica di un acido grasso saturo; beta ossidazioni e produzione di acqua, altre beta-ossidazioni; biosintesi degli acidi grassi e del colesterolo, corpi chetonici. Il metabolismo degli amminoacidi: digestione e assorbimento delle proteine, metabolismo degli amminoacidi e bilancio azotato, il ruolo del fegato, metabolismo degli amminoacidi ed energia; transaminazione e deaminazione ossidativa, amminoacidi glucogenici e chetogenici, animali ammoniotelici, uricotelici ed ureotelici, ciclo dell'urea, principali effetti dell'aumento del tasso uricemico, la decarbossilazione e la produzione di ammine biogene. ALLEGATO A Descrivere il metabolismo dei lipidi a livello molecolare e a livello anatomico. Descrivere il metabolismo degli amminoacidi a livello molecolare e a livello anatomico. Discutere il carattere convergente del metabolismo terminale. Confrontare il metabolismo glucidico di diversi tipi di cellule dell’organismo umano. Conoscere il significato dell’eccesso (o difetto) delle principali biomolecole nel sangue. Conoscere le biotecnologie di base e descriverne gli usi e i limiti. Comprendere le tecniche e gli usi delle pratiche legate al DNA ricombinante. Comprendere la tecnica e gli usi della PCR e del sequenziamento del DNA. Conoscere le tecniche di clonaggio e di clonazione. Descrivere le principali applicazioni delle biotecnologie. Descrivere il modello dell’interno della Terra, distinguendo tra le diverse suddivisioni. Distinguere tra crosta oceanica e crosta continentale. Individuare le differenze tra litosfera e astenosfera. 6 – LE BIOTECNOLOGIE E LORO APPLICAZIONI Biotecnologie e campi di applicazione, colture cellulari, tipologie di cellule staminali (embrionali, adulte e indotte) e loro utilizzo. Metodi per la separazione: centrifugazione e separazione di cellule, frazioni cellulari e proteine, separazione delle proteine mediante cromatografia, diverse tecniche cromatografiche, elettroforesi su gel di poliacrilammide in SDS, cristallografia ai raggi X. Studiare i geni: identificare e isolare i geni, enzimi di restrizione, elettroforesi del DNA, denaturazione del DNA e ibridazione genica, tecnica dei microarray. Clonaggio del DNA e librerie genomiche: clonaggio del DNA con vettori plasmidici, librerie di DNA e di cDNA, Southern blotting, PCR e applicazioni, impronta genetica. Sequenziamento del DNA: metodo Sanger, il moderno sequenziamento, sequenziamento del DNA per PCR (procedimento automatizzato). La clonazione: clonazione naturale, clonazione artificiale (la pecora Dolly). La terapia genica. 7 – LA TETTONICA DELLE PLACCHE I principali metodi di indagine utilizzati per studiare l’interno della Terra, il modello dell’interno della Terra con le principali suddivisioni e superfici di discontinuità, la struttura della crosta terrestre (crosta continentale e crosta oceanica), il mantello e il nucleo terrestre, la suddivisione in base alle proprietà reologiche (litosfera e astenosfera) Pagina 4 di 6 14 ore mod. ESA L.S. "LIOY" - ESAME DI STATO RELAZIONE FINALE DEL DOCENTE Il principio dell’isostasia e i movimenti isostatici della crosta. Calore terrestre: l’origine del calore interno della Terra, il gradiente geotermico e le sue variazioni, l’andamento della geoterma. Il campo magnetico terrestre: origine e caratteristiche, il paleomagnetismo e le inversioni di polarità, anomalie magnetiche dei fondali oceanici. La deriva dei continenti di Wegener. Le dorsali oceaniche e le fosse abissali, il sistema arco-fossa, il piano di Benioff, l’espansione e la subduzione dei fondali oceanici. Le placche litosferiche e i tipi di margini, i movimenti delle placche e le loro probabili cause; l'orogenesi per subduzione crosta oceanica/crosta continentale, accrescimento crostale, collisione crostale e subduzione crosta oceanica/crosta oceanica; punti caldi e vulcanismo associato; distribuzione geografica di vulcani e terremoti; ciclo di Wilson. ALLEGATO A Illustrare il principio d’isostasia e il modello isostatico. Spiegare l’origine del calore interno della Terra. Definire il gradiente geotermico e descrivere l’andamento delle temperature nell’interno della Terra utilizzando la geoterma. Individuare caratteristiche e origine del campo magnetico terrestre. Comprendere l’importanza dello studio del paleomagnetismo, considerando i diversi tipi di magnetizzazione rimanente delle rocce e le inversioni di polarità magnetica. Riconoscere la teoria della Tettonica delle placche come un modello in grado di spiegare il dinamismo della litosfera terrestre e i principali fenomeni geologici. 11 ore B) STRUMENTI E CRITERI DI VALUTAZIONE Per la valutazione si sono utilizzati i seguenti strumenti: Verifiche orali alla lavagna, ampie e articolate Brevi colloqui o interventi dal posto Verifiche scritte Nel valutare si sono seguiti i seguenti criteri: partecipazione in classe e pertinenza degli interventi continuità e disponibilità nell’assunzione degli impegni capacità di organizzare tempi e materiali progressione nell’apprendimento capacità di recupero conoscenza dei contenuti comprensione e corretta applicazione dei concetti studiati, anche in riferimento a casi pratici e professionali uso appropriato del linguaggio specifico capacità di osservare, misurare, analizzare fenomeni, interpretare dati, formulare ipotesi e proporre soluzioni capacità di operare collegamenti all’interno della stessa disciplina e con discipline diverse C) METODOLOGIE DIDATTICHE UTILIZZATE Conduzione di lezioni frontali, incoraggiando la ricerca di relazioni e collegamenti tra i concetti studiati, e abituando a ricondurre fenomeni, tecniche e informazioni a schemi e/o a mappe concettuali. Conduzione di lezioni dialogate e interattive con gli studenti, favorendo momenti di dibattito per valorizzare lo sviluppo di competenze lessicali, l’esposizione orale e l’ascolto. Conduzione di lezioni in PowerPoint per ampliare e/o approfondire alcune parti di programma Strategie di recupero durante l’orario curriculare Pagina 5 di 6 mod. ESA L.S. "LIOY" - ESAME DI STATO ALLEGATO A RELAZIONE FINALE DEL DOCENTE Attività di laboratorio D) COMPETENZE TRASVERSALI PROMOSSE DALLA DISCIPLINA Saper osservare la realtà circostante in modo sistemico Saper reperire informazioni da varie fonti utilizzandole in modo autonomo e coerente Saper descrivere ed analizzare i fenomeni con spirito di osservazione e critica, ponendo gli stessi in un quadro plausibile di interpretazione Saper individuare le variabili essenziali di un fenomeno e le reciproche relazioni Saper applicare schemi logici a situazioni e contenuti nuovi Saper motivare in modo appropriato le tesi sostenute, elaborando in modo critico una personale valutazione Saper utilizzare correttamente il linguaggio al fine di produrre una comunicazione efficace E) EVENTUALI MATERIALI DIDATTICI SPECIALI Immagini in PowerPoint Visione di filmati in italiano e in lingua inglese F) TIPOLOGIE DI PROVE SOMMINISTRATE Quesiti a risposta multipla Simulazioni di terza prova (tipologia B) Vicenza, li 13 maggio, 2017 FIRMA DEL DOCENTE Pagina 6 di 6 mod. ESA