Scienze naturali - Liceo Scientifico Guido Castelnuovo

Liceo Scientifico “G. Castelnuovo”
Anno scolastico 2014/2015
Programma svolto
Classe VA
Docente: G.T. D’Agostino
Modulo
1
1a Unità
didattica
2a Unità
didattica
3a Unità
didattica
ATMOSFERA
Definizione di atmosfera
Influenza dell’atmosfera sul mondo biologico, influenza sulla litosfera e sulla
idrosfera.
Composizione chimica dell’atmosfera.
Caratteristiche fisiche dell’atmosfera:
colore, colore e sua importanza per il mondo biologico
trasparenza, trasparenza e sua importanza per il mondo biologico
temperatura: strumenti di misura, caratteristiche che influenzano la temperatura :
-_inclinazione dei raggi solari
_ composizione chimica
_ rarefazione dell’aria
pressione atmosferica,: strumenti di misura della P, fattori che variano la PA:
_ temperatura
_ umidità
_ altitudine
umidità atmosferica: strumenti di misurazione dell’U, umidità assoluta -umidità
relativa
4a Unità
didattica
Stratificazione dell’atmosfera
Strati dell’atmosfera:
_Troposfera:Confini, Temper., Pres,.Densità, Umidità, fenomeni specifici
_Stratosfera:Confini, Temper., Pres,.Densità, Umidità, fenomeni specifici
_Mesosfera: Confini, Temper., Pres,.Densità, Umidità, fenomeni specifici
_Termosfera:Confini, Temper., Pres,.Densità, Umidità, fenom. specifici
_Esosfera: Confini, Temper.,Pres,.Densità, Umidità, fenomeni specifici
5a Unità
didattica
Flusso di calore
Quantità di energia solare che entra in atmosfera
Scambi energetici con l’atmosfera: Riflessione, irraggiamento, diffusione
Effetto serra e lunghez. d’onda dei raggi solari in entrata e in uscita dall’atmosfera.
6a Unità
didattica
Temperatura atmosferica
Fattori che variano la temperatura:
_Altitudine
_Latitudine
_Esposizione topografica
_Vicinanza grandi masse d’H2O
_Presenza di vegetazione
_Natura delle rocce
Variazioni di temperatura nelle diverse località e nelle diverse ore del giorno
1
Escursione Termica
Rappresentazione delle variazioni termiche sulla superficie terrestre: isoterme
Zone climatiche della Terra
7a Unità
didattica
Pressione atmosferica
Fattori che variano la P:
_Altitudine
_ Gradiente barometrico
_Temperatura
_Umidità
_Latitudine
_Distribuzione delle terre emerse e dei mari
Isobare
Zone cicloniche e z. anticicloniche.
Distribuzione delle zone di P procedendo dall’equatore ai poli
8a Unità
didattica
Masse d’aria
Definizioni
Fattori che generano le masse d’aria:
_Temperatura,
_Umidità,
_Pressione
Classificazione delle masse d’aria
Fronti o superfici di discontinuità
Classificazione dei fronti
Fenomeni atmosferici legati ai fronti
Celle convettive
9a Unità
didattica
I venti
Gli elementi del vento:
_la direzione: punto cardinale in cui si origina il vento:
_la velocità
_a forza
Classificazione dei venti
Costanti:
 alisei
 venti occidentali
 Venti orientali
Periodici o stagionali
 Brezze: vari tipi di brezze
 Monsoni_ vari tipi di monzone
Venti variabili o locali
 Bora
 Maestrale
 Fohn
Correnti a getto
Vari tipi di getti:
 getto occidentale
 getto tropicale
 getto artico
2
10a Unità
Didattica
Umidità atmosferica
Definizione
Cause che generano l’umidità atmosferica
Umidità assoluta
Umidità relativa
Igrometro
Idrometeore:
 Nebbia
 Nubi: Stratificate, cumuliformi, ammassi globulari, fioccosi a margini
arrotondate
• Cirri
• Pioggia
• Grandine
• Neve
• Rugiada
• Brina
I cicloni o tifoni: tropicali, extratropicali
Trombe d’aria
11a Unità
Didattica
Clima e Tempo
Concetto di clima e di tempo
Elementi del clima:
• Temperatura,
• Umidità,
• Nuvolosità,
• Piovosità,
• Nevosità
• Pressione
• Regime dei venti
Fattori del clima:
• Altitudine
• Distanza dal mare e dai grandi bacini idrografici
• Posizione rispetto le catene montuose
• Esposizione topografica del luogo
Distribuzione dei climi
• Climi caldi
• Climi temperati
• climi freddi
• climi desertici
• climi di montagna
Climatogramma
11a Unità
Didattica
Azione geodinamica dell’atmosfera
Tipi di azione geodinamica dell’atmosfera;
• Termica
• Meccanica
• Chimica
Effetto del calore sulle rocce
• Desquamazione / esfoliazione
• Deflagrazione
3
• Degradazione meteorica
Azione meccanica dell’atmosfera ( vento,dalla pioggia, dalla grandine)
• Deflazione eolica
• Smerigliamento
• Corrasione
Azione delle acque dilavanti o selvagge
Solchi di pioggia
Calanchi
Calanchi
Frane.
Smottamento o slavine o valanghe
Azione meccanica costruttiva dell’atmosfera
Dune
Loess
Modulo
2
Unità
didat. 1
Cicli biogeochimici
Ruolo dell’atmosfera nella circolazione degli elementi essenziali per la vita
tra componente biotica e abiotica
Cicli biogeochimici fondamentalmente: ciclo di tipo gassoso,ciclo di tipo sedimentario
Principali cicli biogeochimici: ciclo del carbonio, dell'ossigeno e dell'azoto, del fosforo
e dello zolfo.
Unità
didat. 2
Ciclo del Carbonio
Importanza del carbonio nel mondo biologico
Variazione della concentrazione di CO2 nell’atmosfera nel tempo e nello spazio
La CO2 negli ecosistemi acquatici
Unità
didat.3
Ciclo dell’azoto
Importanza dell’azoto nel mondo biologico
Fissazione dell’azoto:
1. batterica (organica),
2. chimica
3. industriale (inorganica
Nitrificazione: batteri nitrosanti e nitrificanti
Degradazione della biomassa animale e vegetale ad opera di batteri denitrificanti
Unità
didat.4
Modulo
3
Unita
didat.1
Ciclo dello zolfo e del fosforo
Geodinamica o tettonica delle placche
Struttura concentrica dei corpi celesti
Struttura della Terra:
 Modello Composizionale (Crosta, Mantello e Nucleo)
 Modello Reologico (Litosfera, Astenosfera, Mesosfera e Nucleo)
4
Unità
didat.2
Nucleo della Terra:
 Spessore
 Densità
 Composizione chimica (Nife)
 Temperatura
 Pressione
 Struttura del nucleo e onde sismiche
 Discontinuità nel nucleo: Lehmann-Gutemberg-Wiechert
Unità
didat.3
Mantello della Terra
 Generalità e caratteristiche:
 Spessore
 Densità
 Composizione chimica
 Temperatura
 Pressione
 Struttura:mantello inferiore, mantello medio, mantello superiore. Astenosfera.
 Confini del mantello e discontinuità: Mohorovicic – Gutemberg
Unità
didat. 4
Crosta della Terra
 Spessore
 Densità
 Composizione
 Temperatura
 Struttura: crosta, superiore, inferiore
 Pressione
 Movimenti: verticali (isostasia), orizzontali ( deriva dei continenti)
 Discontinuità: di Conrrad, Moho
 Litosfera
Unità
didat. 5
Calore interno della Terra
 Ipotesi dell’ origine del calore interno della Terra
 Conseguenza del calore interno: celle convettive, attività tettoniche
Magnetismo terrestre
Origine del magnetismo terrestre
Paleomagnetismo
Unità
didat. 6
Teoria dell’isostasia di Dutton e modello di Pratt
Teoria della deriva dei continenti di Alfred Wegener
Prove della teoria di Wegener
 Prove geologiche
 Prove paleontologiche
 Prove paleoclimatiche
 Prove di paleomagnetismo
 Il paleomagnetismo conferma la teoria della deriva dei continenti
5
Unità
didat.7
Geodinamica o tettonica delle placche
Definizione di placca
Numero di placche
Spessore
Densità
Dimensioni
Cinematica o Movimento:
• verticali
• orizzontale e conseguenze ( fenomeni endogeni)
• Tipi di placche: litosferiche, oceaniche, miste.
Margini delle placche:
 Margine in accrescimento o divergente
 Margine convergente o distruttivo
 Margine conservativo o trasforme o A scorrimento laterale:
Sistemi arco fossa
Orogenesi
Distribuzione delle aree sismiche
Distribuzione delle aree vulcaniche
Modulo
4
Unità
didat.1
Glucidi
Glucidi: composizione elementare, composizione molecolare, formula generale
Classificazione dei glucidi:
 n. di atomi di carbonio
Principali pentosi ( ribosio – desossiribosio)
Principali esosi ( glucosio – fruttosio –galattosio)
 Numero di monosaccaridi
Principali oligosaccaridi ( maltosio –saccarosio –lattosio)
Principali polisaccaridi (cellulosa –amido –glicogeno)
Unità
didat.2
Isomeria:
generalità, tipi di isomeria
 Isomeri di struttura (catena, posizione, gruppo funzionale)
 Stereoisomeria (diasteroisomeria , enantiomeria)
Unità
didat.3
Gli esseri viventi trasformano l’energia radiante in energia chimica di legame
Concetto di energia
Principio della termodinamica e sistemi biologici
Le cellule sono macchine a forte rendimento energetico
Reazioni redox nei sistemi biologici
Enzimi: funzione e struttura
Cofattori o coenzimi
Unità
didat.4
Valore energetico dei glucidi
Ossidazione del glucosio
Tappe dell’ossidazione del glucosio:
 Glicolisi: tappe della glicolisi
 Respirazione cellulare (2 tappe: ciclo di Krebs e trasporto finale degli elettroni)
Tappe del ciclo di Krebs
6
Bilancio del ciclo di Krebs
Fermentazione: lattica, alcolica e butirrica
Potere calorico di glucidi
Bilancio energetico 8differenza calorie introdotte e consumate)
Distribuzione delle calorie nell’arco della giornata
Quale carboidrati scegliere ad ogni pasto.
Modulo
5
Unità
didat.1
Lipidi
Unità 2
didat.
Lipidi semplici.
Gliceridi:
 Monogliceridi
 Digliceridi
 Trigliceridi
Lipidi: generalità
Caratteristiche fisiche:
 Stato fisico
 Colore
 Densità relativa
 Solubilità in composti polari e composti apolari
 Origine
Caratteristiche chimiche: elementari e molecolari
Acidi grassi saturi
Acidi grassi insaturi
Classificazione dei lipidi:
 lipidi semplici,
 lipidi complessi,
 lipidi derivati
Cere: origine, caratteristiche fisiche, importanza
Terpeni: origine e loro importanza
Fosfolipidi: loro importanza strutturale
Unità
didat.3
Lipidi complessi:
tipi di lipidi complessi e loro importanza
• Fosfolipidi
• Sfingolipidi
• Steroidi
• Glicolipidi
• Lipoproteine
• Sfingolipidi
Steroidi: colesterolo LDL e HDL
Unità 4
Metabolismo dei lipidi
Fase anabolica
Fase catabolica
Unità 5
Funzioni dei lipidi
• Energetica di riserva
7
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Funzione strutturale
Protezione meccanica
Trasporto di impulsi
Trasporto di vitamine
Mediatori chimici
Funzione termoregolatrice)
Funzione protettiva
Impermeabile nel mondo vegetale
funzione di antibiotici (eritromicina, tetracicline), Ipocolesterolemizzanti
(lovastatina)
immunosoppressori (rapamicina)
Unità 6
Valore energetico(Potere calorico dei lipidi)
Quantità di lipidi pro-die:
Lipidi e dieta
Modulo 6
Unità
didat.1
Le proteine
Generalità
Composizione chimica elementare chimiche
Composizione chimica molecolare
Aminoacidi:composizione chimica e caratteristiche chimiche:
Classificazione degli aminoacidi:
 polari (o idrofili)
 Apolari (o idrofobi )
 Ordinari, essenziali,, occasionali
Condensazione degli aminoacidi
Unità
didat.2
Struttura delle proteine:
 Primaria
 Secondaria:
α elica
Foglietto β
 Struttura mista
 Terziaria
 Quaternaria
Struttura proteica ed attività biologica
 Sostegno ( citoscheletro)
 Catalitica ( sintesi e demolizione chimica)
 Riserva (glutine del grano)
 Protettiva (anticorpi)
 Ormonale
 Contrattile
 trasporto
 tossica (veleno serpenti)
 energetica
Denaturazione delle proteine
8
Unità
didat.3
Classificazione delle proteine:
 Composizione
 Conformazione
 Funzione
Proteine fibrose
Proteine globulari
Proteine coniugate
Proteine Nucleari (istoni)
Unità
didat.4
Metabolismo dei protidi
anabolismo: condensazione degli aminoacidi
catabolismo
Unità
didat.5
Potere calorico delle proteine
Fabbisogno pro die
Modulo
7
Unità
didat.1
Unità
didat.2
Acidi nucleisi
Unità
didat 3
Unità 4
Modulo
8
Unità
didat 1
Acidi nucleici : generalità
principali nucleotidi
Il DNA
duplicazione del DNA
codice genetico
sintesi delle proteine
L’RNA
vari tipi di RNA
Ingegneria genetica
proofreading
mutazioni cellulari e molecolari
vettori e loro importanza
virus: caratteristiche generali –ciclo lisogeno e litico
batteri: caratteristiche generali
tecnica del DNA ricombinante
enzimi di restrizione
tecnica della PCR
mappatura dei cromosomi –metodo Sanger
Progetto encode
epigenetica
Nanotecnologie
Concetto di nanotecnologie e di nanomateriali
Obiettivi delle nanotecnologie
Classificazione dei materiali in base alla loro innovatività:
materiali tradizionali
 super conduttori- semiconduttori
 polimeri e biopolimeri intelligenti
 leghe superplastiche e vetri metallici
 nanomateriali
9
caratteristiche dei solidi e loro classificazione:
ionico
metallico
molecolare
reticolari
amorfi
Unità
didattica
2
Unità
didattica
3
Solidi cristallini:_
 Cristalli e policristalli
Concetto di grani
Come i grani determinano le caratteristiche fisiche, chimiche e meccaniche dei cristalli
Come si creano le nano particelle
 Top down
 Bottom up
Proprietà delle nanoparticelle
Rischi delle nanotecnologie
Unità 4
Esempi di nanomateiali nel mondo vegetale
Esempi di nanomateiali nel mondo animale
Unità
didattica
5
Manomateriali artificiali
 Aerogel:
 Reticoli metallici ultraleggeri
 Metalli a memoria di forma
 Nanocomposti a matrice metallica
 Nanocomposti a matrice ceramica
 Polimeri nanostrutturati
 Metalli amorfi o vetri metallici
 Vetri nanostrutturati o vetri fotonici
Unità
didattica
6
Nanomacchine o supermolecole
Super molecole biologiche ( enzima- substrat, antigene- anticorpo,
proteine complesse –materiale di trasporto )
Le super molecole possiedono:
• Elevata selettività ( riconoscono uno e uno solo metabolita)
• Elevata funzionalità a condizioni biologiche standard: t = 37°C pH ben
stabilito
• Elevato potere organizzativo: le molecole biologiche sono in grado di
organizzarsi in supermolecole
Caratteristiche delle super molecole :
• Elevata selettività ( riconoscono uno e uno solo metabolita)
• Elevata funzionalità a condizioni biologiche standard: t = 37°C pH ben
stabilito
• Elevato potere organizzativo: le molecole biologiche sono in grado di
organizzarsi in supermolecole biologiche con funzioni specifiche
Nanomacchine biologiche:
 Proteine e fosfolipidi : membrane cellulari
 Miosina e actina
 nucleotidi
10
 DNA
 cellule nervose
Nanomacchine artificiali
Caratteristiche delle nanomacchine artificiali:
• Elevato potere selettivo
• Elevato potere funzionale
• Elevato potere organizzativo
• Elevata capacità di funzionare a qualunque temperatura e pH
• Elevato capacità di utilizzare energia solare
• Non essere costituite da proteine ( sostanze altamente denaturabili)
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