PROGRAMMA DI BIOLOGIA CLASSE II/A LICEO SCIENTIFICO ANNO SCOLASTICO 2010/2011 INSEGNANTE PROF.SSA FRANCESCA QUATRARO MANUALE: SADAVA, HELLER, ORIANS, PURVES, HILLIS, BIOLOGIA LA SCIENZA DELLA VITA, ZANICHELLI A‐ LA CELLULA CAPITOLO A1 STUDIARE LA VITA: la biologia studia gli esseri viventi: le caratteristiche dei viventi, gli organismi sono fatti di cellule, le cellule contengono informazioni ereditarie scritte in un linguaggio genetico universale, le cellule ricavano dall’ambiente energia e nutrienti, gli organismi viventi rispondono ai cambiamenti dell’ambiente esterno regolando il proprio ambiente interno, gli esseri viventi interagiscono l’uno con l’altro, tutti i viventi sono comparsi a partire da un antenato comune; il metodo scientifico: il metodo scientifico, il punto di partenza, l’ipotesi trae ispirazione dalle osservazioni e dall’esperienza, dall’ipotesi alla previsione, dall’ipotesi alla prova dei fatti. CAPITOLO A2 LA CHIMICA DELLA VITA: che cosa sono gli atomi? Gli elementi sono fatti di un tipo di atomi, gli elementi si differenziano per il numero dei protoni, gli isotopi di un elemento contengono un numero diverso di neutroni; i legami tra gli atomi: i legami covalenti sono costituiti da coppie di elettroni condivisi, condivisione impari di elettroni il legame covalente polare, i legami ionici si formano per attrazione elettrostatica; le forze intermolecolari e le reazioni chimiche: i legami a idrogeno, cosa accade durante una reazione chimica, come si rappresentano le reazioni chimiche; la vita dipende dalle proprietà dell’acqua: l’acqua possiede una struttura particolare che le conferisce proprietà speciali, il ghiaccio galleggia sull’acqua liquida, il calore specifico dell’acqua, la coesione e la tensione superficiale, l’acqua è il solvente della vita, il pH. CAPITOLO 3 LE BIOMOLECOLE: le biomolecole presentano proprietà specifiche: caratteristiche generali delle biomolecole, i composti del carbonio, i gruppi funzionali, gli isomeri, la struttura delle biomolecole si riflette nella loro funzione, le macromolecole biologiche si formano per condensazione e si scindono per idrolisi; la struttura e le funzioni dei carboidrati: le caratteristiche generali dei carboidrati, i monosaccaridi sono zuccheri semplici, i monosaccaridi si legano tra loro mediante legami glicosidici, i polisaccaridi servono come riserve energetiche e come materiali da costruzione; la struttura e le funzioni delle proteine: le caratteristiche generali delle proteine, gli amminoacidi sono i costituenti delle proteine, l’ossatura di una proteina è costituita dai legami peptidici, la struttura secondaria di una proteina è affidata ai legami a idrogeno, la struttura terziaria di una proteina è determinata dalle interazioni tra i gruppi R e con l’ambiente, la struttura quaternaria di una proteina consiste nell’unione di più sub unità, la specificità di una proteina dipende dalla sua forma e dalle proprietà chimiche di superficie, le condizioni ambientali influenzano la struttura di una proteina; la struttura e le funzioni dei lipidi: le caratteristiche generali dei lipidi, i grassi e gli oli immagazzinano energia, le membrane biologiche sono fatte di fosfolipidi, altri lipidi diversi dai trigliceridi; la struttura e le funzioni degli acidi nucleici: i nucleotidi costituiscono gli acidi nucleici, la specificità di un acido nucleico risiede nella sequenza dei suoi nucleotidi, i nucleotidi svolgono altre importanti funzioni. CAPITOLO 4 UN VIAGGIO DENTRO LA CELLULA: la cellula è l’unità elementare della vita: le dimensioni delle cellule sono limitate dal rapporto fra superficie e volume, per osservare le cellule occorre il microscopio; le cellule procarioti che sono più semplici di quelle eucariotiche: tutte le cellule sono circondate da una membrana, le cellule procarioti che condividono alcune caratteristiche generali, alcune cellule procarioti che presentano caratteri specializzati; le caratteristiche delle cellule eucariotiche: la suddivisione in compartimenti è fondamentale per il funzionamento della cellula eucaristica, gli organuli possono essere studiati al microscopio oppure isolati e analizzati chimicamente; il nucleo e i ribosomi elaborano l’informazione genetica: il nucleo, i ribosomi; il sistema delle membrane interne: il reticolo endoplasmatico ruvido, il reticolo endoplasmatico liscio, l’apparato di Golgi, i lisosomi; gli organuli che trasformano l’energia: nei mitocondri ha luogo la respirazione cellulare, i cloroplasti sono i siti della fotosintesi; le cellule si muovono il citoscheletro le ciglia e i flagelli: i microfilamenti, i filamenti intermedi, i microtubuli, le ciglia e i flagelli; le strutture extracellulari e l’adesione fra cellule: la parete delle cellule vegetali, la matrice extracellulare sostiene le funzioni dei tessuti animali, nei tessuti animali, le cellule adiacenti sono tenute insieme da giunzioni cellulari, le giunzioni occludenti sigillano i tessuti. CAPITOLO 5 LA CELLULA AL LAVORO: I viventi scambiano energia e materia con l’ambiente: i principi della termodinamica governano anche le trasformazioni di energia nei viventi, esistono due tipi principali di energia: cinetica e potenziale, le reazioni metaboliche liberano energia o la consumano, gli organismi ricavano energia in modi diversi; l’ATP svolge un ruolo fondamentale nell’energetica biochimica: l’idrolisi dell’ATP libera energia, l’idrolisi dell’ATP fa da tramite fra reazioni esoergoniche e reazioni endoergoniche; gli enzimi accelerano le reazioni metaboliche: una reazione, per andare avanti, deve superare una soglia energetica, gli enzimi si legano alle molecole di un reagente specifico, gli enzimi risentono dei fattori ambientali: pH e temperatura; la struttura delle membrane biologiche: il modello a mosaico fluido descrive la struttura generale delle membrane, i lipidi sono la parte più consistente delle membrane, le proteine di membrana sono distribuite in modo asimmetrico, i carboidrati presenti sulla membrana sono siti di riconoscimento, uniformità e diversità delle membrane biologiche; le membrane regolano le sostanze in entrata e in uscita dalla cellula: la diffusione è il moto casuale verso uno stato di equilibrio, la diffusione attraverso una membrana semipermeabile, la diffusione semplice avviene attraverso il doppio strato fosfolipidico, l’osmosi è la diffusione dell’acqua attraverso le membrane, la diffusione facilitata avviene grazie a canali proteici e a proteine di trasporto, le proteine di trasporto permettono la diffusione di molecole polari, grazie al trasporto attivo, le sostanze possono attraversare le membrane anche contro il proprio gradiente di concentrazione, il trasporto attivo si avvale dell’energia dell’ATP; le molecole di grandi dimensioni entrano ed escono dalla cellula per endocitosi ed esocitosi: le macromolecole e le particelle entrano nella cellula per endocitosi, l’endocitosi mediata da recettori è un processo altamente selettivo, l’esocitosi espelle all’esterno materiali della cellula. CAPITOLO 6 IL METABOLISMO ENERGETICO: la cellula e l’energia: le vie metaboliche, il metabolismo del glucosio: una visione d’insieme, le reazioni redox operano un trasferimento di energia, il coenzima NAD è un trasportatore di elettroni cruciale per il metabolismo del glucosio; la glicolisi: dal glucosio al piruvato: la prima fase della glicolisi richiede ATP, la seconda fase della glicolisi produce NADH +H+ e ATP, il bilancio energetico della glicolisi; la fermentazione rigenera il NAD+ consumato dalla glicolisi: la fermentazione lattica: dal piruvato all’acido lattico, la fermentazione alcolica: dal piruvato all’alcol etilico, la resa energetica di glicolisi e fermentazione è molto scarsa; la respirazione cellulare: il ciclo di Krebs: l’ossidazione del piruvato connette la glicolisi al ciclo di Krebs, il ciclo di Krebs completa l’ossidazione del glucosio fino a CO2; la respirazione cellulare: il trasporto di elettroni e la fosforilazione ossidativa: negli eucarioti, il trasporto degli elettroni e la fosforilazione ossidativa avvengono sulla membrana interna dei miocondri, la catena di trasporto degli elettroni traghetta elettroni e libera energia, la fosforilazione ossidativa produce la maggior parte dell’ATP cellulare, la respirazione cellulare ha una resa energetica molto maggiore della fermentazione; i collegamenti tra le vie metaboliche: le vie cataboliche liberano energia demolendo molecole complesse. CAPITOLO 7 LA FOTOSINTESI: la fotosintesi: energia dal Sole: la fotosintesi una visione d’insieme, l’energia luminosa può eccitare le molecole, l’attività biologica delle luce è collegata alle lunghezze d’onda assorbite, la fotosintesi usa l’energia assorbita da vari pigmenti; la fase luminosa della fotosintesi trasforma l’energia della luce in energia chimica: l’assorbimento della luce provoca una trasformazione fotochimica, il flusso di elettroni della fase luminosa produce ATP e NADPH, l’ATP viene prodotto per chemiosmosi; la fase indipendente dalla luce utilizza l’energia chimica per la sintesi dei carboidrati: il prodotto del ciclo di Calvin è uno zucchero a tre atomi di carbonio, la gliceraldeide ‐3‐fosfato viene impiegata per la respirazione o per la sintesi di carboidrati; gli adattamenti che permettono alle piante di fare fronte a un calo di rendimento foto sintetico: la rubisco catalizza anche la reazione di RuBP con O2 oltre che con CO2, le piante C4 riescono a eludere la foto respirazione, la PEP carbossilasi è utilizzata anche dalle piante CAM. D‐ L’ECOLOGIA CAPITOLO 1 LA GEOGRAFIA DEI VIVENTI: che cos’è l’ecologia? Le interazioni tra organismi e tra organismi e ambiente sono i temi dell’ecologia. CAPITOLO 2 L’ECOLOGIA DELLE POPOLAZIONI E DELLE COMUNITÁ: le comunità ecologiche: le comunità sono insiemi dinamici di specie che usano diverse fonti di energia; i fenomeni che influenzano la struttura delle comunità: i tipi di interazione alimentare riscontrabili tra le specie di una comunità ne modellano la struttura, le interazioni predatore‐preda, le interazioni parassita‐ospite, la competizione è un’interazione molto diffusa, le interazioni amensalistiche e commensalistiche, la maggior parte degli organismi è coinvolta in interazioni mutualistiche. Santeramo in Colle L’insegnante Gli alunni
