LICEO STATALE “A. Meucci” Anno Scolastico 2016/2017 DIPARTIMENTO DI SCIENZE PROGRAMMAZIONE ANNUALE Classi terze Materia: Chimica UNITÀ Come sono fatti gli atomi OBIETTIVI conoscenze MEDIAZIONE DIDATTICA abilità contenuti 1. Protoni, elettroni, -Le forze elettriche: la carica Spiegare l’origine delle forze elettriche e neutroni elettrica e la legge di applicare la legge di Coulomb. 2. Numero atomico e Coulomb. Illustrare le caratteristiche delle principali di massa. particelle subatomiche e la loro disposizione -I primi modelli atomici: gli 3. Gli isotopi reciproca. elettroni e il modello atomico 4. La luce e lo spettro Illustrare come la composizione del nucleo di Thomson, il modello elettromagnetico consente di individuare l’identità chimica atomico nuclearedi 5. Orbite e orbitali dell’atomo e di spiegare l’esistenza di Rutherford, le particelle 6. Principio di isotopi. subatomiche. indeterminazione; Descrivere le reazioni nucleari distinguendo -La carta d’identità degli 7. I numeri quantici tra fissione e fusione. atomi: il numero atomico, il principali 8. Principio di esclusione di numero di massa e gli isotopi, Descrivere le prove sperimentali che hanno determinato l’evoluzione dei modelli Pauli le reazioni nucleari. 9. regola di Hund. atomici. -I modelli atomici: il modello 10. Livelli energetici e Spiegare come attraverso lo studio delle di Bohr, le transizioni configurazione energie di ionizzazione è possibile elettroniche, il modello a elettronica individuare livelli e sottolivelli di energia orbitali. 11. Regola dell’Aufbau metodi Lezioni frontali Schemi riassuntivi Ricerche individuali Uso di piattaforme multimediali e/o social forum -Un modello per la struttura elettronica: l’energia di ionizzazione, livelli di energia per gli elettroni, livelli e sottolivelli.modello quantomeccanico La tavola periodica UNITÀ I legami chimici Il sistema periodico: la tavola periodica di Mendeleev, la struttura elettronica a livelli e la tavola periodica attuale. La tavola periodica e la classificazione degli elementi: elementi naturali e artificiali; metalli, non metalli e semimetalli. Famiglie chimiche e proprietà. Come variano le proprietà: periodicità delle proprietà chimiche, il raggio atomico per gli elettroni.. Descrivere come Mendeleev ordinò gli elementi a partire dalla periodicità delle proprietà chimiche degli elementi. Spiegare la relazione tra la struttura elettronica e la disposizione degli elementi nella tavola periodica in gruppi e periodi. Classificare un elemento in base alla posizione che occupa nella tavola periodica Illustrare la classificazione degli elementi sulla base delle principali proprietà fisiche. Elencare le famiglie chimiche e illustrare alcuneproprietà chimiche che le identificano 3. . Distinguere e confrontare i diversi legami chimici (ionico, covalente, metallico) o r e Volume atomico 4. Carattere metallico 5. L’elettronegatività OBIETTIVI conoscenze 6 I gruppi e i periodi dellatavola periodica 2. Raggio atomico 1. MEDIAZIONE DIDATTICA abilità Spiegare che cosa si intende in generale per legame chimico e utilizzare la regola dell’ottetto per prevedere la formazione dei legami tra gli atomi. . Stabilire in base alla Illustrare i modelli fondamentali di legame: configurazione elettronica esterna legame ionico, legame metallico, legame il numero e il tipo di legami che covalente puro, polarizzato e dativo. un atomo può formare Associare le proprietà macroscopiche dei composti ionici, delle sostanze molecolari e . Definire la natura di un legame dei metalli ai diversi modi di legarsi degli sulla base della differenza di atomi. elettronegatività Prevedere, in base alla posizione nella tavola periodica, il tipo di legame che si può contenuti 1. legami chimici; 2. lunghezza di legame; 3. energia di legame; 4. simboli di Lewis; 5. configurazione a ottetto; 6. regola dell’ottetto; 7. legame ionico; 8. legame covalente; 9. teoria del legame di valenza; 10. legame σ; metodi Lezioni frontali Schemi riassuntivi Ricerche individuali Uso di piattaforme multimediali e/o social forum formare tra due atomi. 11. legame π; 12. legame covalente omopolare; 13. legame covalente eteropolare; 14. dipolo; 15. legame covalente dativo; 16. struttura di Lewis delle molecole; 17. legame metallico; Le forze intermolecola ri e le proprietà delle sostanze La forma delle molecole: la geometria molecolare, il modello VSEPR, la struttura tetraedrica, struttura lineare e struttura triangolare, strutture più complesse. Sostanze polari e sostanze apolari: le molecole polari e le molecole apolari. Forze intermolecolari e stati di aggregazione delle sostanze covalenti: forze dipolo-dipolo, forze di dispersione di London, il legame a idrogeno. 1. La teoria VSEPR Individuare se una molecola è polare o 2. Ibridazione degli apolare, dopo averne stabilito la forma in orbitali base alle regole del modello VSEPR. 3. • interazioni di Van Illustrare le forze che si stabiliscono tra le derWaals molecole e correlare le proprietà fisiche delle sostanze molecolari con l’intensità di tali forze. Spiegare che cosa si intende per legame a idrogeno e indicare tra quali atomi può formarsi. Interpretare i processi di dissoluzione in base alle forze intermolecolari che si possono stabilire tra le particelle di soluto e di solvente. Descrivere e rappresentare in modo simbolico i processi di dissociazione e di ionizzazione che portano alla formazione di soluzioni elettrolitiche Rappresentare le reazioni tra ioni in soluzione che portano alla formazione di un precipitato. Classi, formule e nomi dei composti La valenza e il n° di ossidazione: Spiegare che cosa si intende per valenza e n° 1. La valenza e il n° di ossidazione la capacità di combinarsi degli di ossidazione. 2. Composti binari e atomi, valenza, in n° di Differenziare gli ossidi dei metalli da quelli 8 o r ossidazione e tavola periodica. dei non-metalli ternari La nomenclatura IUPAC e quella Definire le principali classi di composti 3. Nomenclatura tradizionale dei composti: inorganici e, data la formula di un tradizionale e formule e nomi di ossidi, idruri, composto, riconoscere la classe di IUPAC 4. La regola di Stock idrossidi, acidi, sali. appartenenza. 5. Ossidi;ossidi Utilizzare la valenza e il n° di ossidazione acidi;ossidi basici; degli elementi per scrivere le formule dei a. idracidi; composti. b. idruri; Rappresentare le reazioni che, a partire da un c. perossidi; dato elemento, portano alla formazione d. sali binari; delle varie classi di composti. e. idrossidi; Applicare le regole di nomenclatura IUPAC 6. ossoacidi; e tradizionale per assegnare il nome ai a. radicali acidi; composti e viceversa. b. sali ternari; Spiegare come la relazione tra struttura 7. • sali acidi elettronica e periodicità delle proprietà chimiche consente di individuare il concetto di elettroni di valenza. e Materia: Biologia UNITÀ La struttura del materiale genetico OBIETTIVI MEDIAZIONE DIDATTICA competenze abilità – Acquisire una visione d’insieme dei diversi livelli dell’organizzazione strutturale gerarchica del corpo degli animali – Comprendere la correlazione tra le peculiarità cellulari e le rispettive funzioni dei diversi tipi di tessuti Saper spiegare perché furono i batteriofagi gli organismi scelti da Hershey e Chase per il loro esperimento – Saper ripercorrere le tappe del lavoro sperimentale di Hershey e Chase motivandone le scelte – Saper descrivere la struttura degli acidi nucleici quali polinucleotidi complessi – Saper spiegare le differenze strutturali tra le molecole del DNA e dell’RNA contenuti Procedura e risultati dell’esperimento di Hershey e Chase -Nucleotidi e basi azotate La struttura degli acidi nucleici quale polimeri formati dall’unione di molti nucleotidi Il lavoro degli scienziati Watson e Crick e le metodi Lezioni frontali Schemi riassuntivi Ricerche individuali Uso di piattaforme multimediali e/o social forum La duplicazione del DNA, e il trasferimento delle informazioni genetiche dal DNA all’RNA e alle proteine La trasmissione dei caratteri ereditari – Acquisire le informazioni di base sulle funzioni svolte dai sistemi che insieme costituiscono il corpo umano -Comprendere il meccanismo di duplicazione del DNA sapendo motivare l’azione degli specifici enzimi -Acquisire il concetto che i caratteri genetici si esprimono mediante la formazione di proteine -Comprendere il significato dei processi di trascrizione e traduzione -Capire l’importanza della decifrazione del codice genetico Capire che la sintesi delle proteine dipende dalla corrispondenza tra ogni codone della molecola dell’mRNA e il rispettivo anticodone del tRNA – Capire il significato genetico delle mutazioni – Saper ricostruire il lavoro di Watson e Crick motivandone l’importanza Saper spiegare perché nella doppia elica del DNA una purina si affianca sempre a una pirimidina -La duplicazione del DNA: separazione dei due filamenti, inserimento dei nucleotidi complementari e formazione di due molecole identiche tra loro -I punti d’origine della duplicazione e gli enzimi coinvolti Saper spiegare la relazione che c’è tra un gene e una proteina -Saper descrivere i processi che portano a copiare le informazioni del DNA e a convertirle in una precisa sequenza di amminoacidi -Saper spiegare che cosa si intende per codice genetico -Saper spiegare perché le triplette sono in numero notevolmente maggiore rispetto al numero degli amminoacidi – Saper spiegare il significato del processo di traduzione – Descrivere la funzione dell’RNApolimerasi e dell’RNA messaggero nella sintesi proteica – Saper spiegare come il trascritto primario viene modificato dal processo di splicing per ottenere l’mRNA maturo – Acquisire nozioni sulla storia del pensiero Saper ricostruire, ponendole nell’enell’esatto contesto storico, le intuizioni che hanno portato alla costruzione del modello 1. Descrivere la modalità di progressiva duplicazione di un segmento di DNA a filamento doppio 2. Saper spiegare come il modello di Watson e Crick giustifichi il perfetto meccanismo di duplicazione 3. Saper spiegare la funzione delle bolle di duplicazione e degli enzimi coinvoltiI contributi di Garrod, Beadle e Tatum 4. Le ipotesi “un gene-un enzima”, “un gene-una proteina”, “un gene-un polipeptide” 5. Concetto di trascrizione e traduzione dell’informazione genetica 6. Il codice genetico 7. Funzione dell’enzima RNA-polimerasi e dell’RNA messaggero 8. Il processo di splicing 1. La storia del pensiero scientifico relativo scientifico relativo all’ereditarietà – Comprendere le fasi e i risultati del lavoro sperimentale di Mendel – Cogliere le relazioni tra le leggi di Mendel e la meiosi – Comprendere l’utilità dei quadrati di Punnet per prevedere le combinazioni alleliche della prole – Acquisire dati sulle principali malattie ereditarie umane determinate da un unico gene, in modo da prevederne la frequenza nei discendenti principali tappe del pensiero scientifico relativo all’ereditarietà – Saper spiegare il significato del lavoro sperimentale di Mendel, descrivendo il metodo con cui attuò impollinazioni incrociate – Saper impostare quadrati di Punnet per la definizione dei fenotipi e dei genotipi negli incroci tra linee pure – Saper collegare la legge della segregazione al processo meiotico di separazione dei cromosomi omologhi – Saper costruire quadrati di Punnet relativi a incroci di ibridi, per uno o più caratteri, per prevedere le proporzioni dei genotipi e dei fenotipi della prole – Saper ricavare, mediante un testcross, il genotipo ignoto di un fenotipo che mostra il carattere dominante – Saper mettere in relazione gli esperimenti di Mendel con le leggi della probabilità all’ereditarietà 2. Il lavoro sperimentale di Mendel 3. Le linee pure e gli ibridi 4. Le leggi della dominanza, della segregazione e dell’assortimento indipendente 5. Il testcross 6. Mendel e le leggi della probabilità 7. Caratteri genetici umani che rispettano le leggi di Mendel 8. Alcune malattie ereditarie umane determinate da un allele dominante o da uno recessivo 9. Saper costruire un albero genealogico di caratteri genetici di persone anche affette da malattie ereditarie quali: albinismo, fibrosi cistica, galattosemia, fenilchetonuria, anemia falciforme e morbo di Tay-Sachs, acondroplasia, morbo di Alzheimer, corea di Huntington e ipercolesterolemia Oltre le leggi di Mendel Comprendere come si possono manifestare negli eterozigoti fenotipi intermedi tra quelli dei due genitori Capire il fenomeno della codominanza e il problema della compatibilità dei gruppi sanguigni Capire le conseguenze della pleiotropia e dell’eredità poligenica Le basi cromosomiche dell’ereditarietà, i cromosomi sessuali e i caratteri legati al sesso Comprendere il significato della teoria cromosomica dell’ereditarietà Capire le conseguenze ereditarie del crossing-over e della presenza di geni associati Acquisire informazioni sulle tecniche di mappatura dei geni Comprendere come si determina il sesso nella specie umana e in altre specie Capire le modalità di trasmissione di caratteri umani legati al sesso – Saper spiegare perché dall’incrocio di due linee pure può nascere una prole eterozigote con un fenotipo intermedio tra quello dei genitori – Saper prevedere l’ereditarietà dell’ipercolesterole-mia – Saper spiegare le regole di compatibilità nelle trasfu- sioni di sangue facendo riferimento ai genotipi dei diversi gruppi sanguigni – Saper spiegare perché l’anemia falciforme è particolarmente frequente nella popolazione africana – Saper distinguere tra pleiotropia ed ereditarietà poligenica – Saper costruire un quadrato di Punnet e leggere i fenotipi risultanti in un caso di ereditarietà di un carattere determinato da tre geni Saper mettere in relazione gli eventi della meiosi I e II con le leggi di Mendel Saper spiegare le anomalie nell’ereditarietà dei geni associati rispetto alle leggi di Mendel Saper individuare nel crossing-over il processo responsabile della ricombinazione dei geni associati Saper spiegare l’importanza degli studi sulla mappatura dei geni, esponendo anche alcune tecniche utilizzate nella sua realizzazione Saper spiegare come avviene la determinazione del sesso nella specie umana e in altre specie Saper costruire quadrati di Punnet che illustrino le diverse conseguenze, nel 1. La dominanza incompleta 2. Gli alleli multipli, la codominanza e i gruppi sanguigni umani 3. La pleiotropia e l’anemia falciforme 4. L’ereditarietà poligenica e la variazione continua 1. La teoria cromosomica dell’ereditarietà: distribuzione dei cromosomi durante la meiosi e la fecondazione 2. Il caso dei geni associati e le modalità della loro trasmissione 3. Il crossing-over e le sue conseguenze. Importanza delle mappe geniche e modalità della loro costruzione 4. I cromosomi sessuali e la determinazione 5. del sesso 6. Le modalità di Lezioni frontali Schemi riassuntivi Ricerche individuali Uso di piattaforme multimediali e/o social forum maschio e nella femmina, della trasmissione dei geni trasmissione di geni legati ai cromosomi legati al sesso sessuali 7. Alcune malattie Saper illustrare le modalità di trasmissione ereditarie umane delle più importanti malattie umane legate determinate da un allele al sesso dominante o da uno recessivo 8. Saper costruire un albero genealogico di caratteri genetici di persone anche affette da malattie ereditarie quali: albinismo, fibrosi cistica, galattosemia, fenilchetonuria, anemia falciforme e morbo di Tay-Sachs, acondroplasia, morbo di Alzheimer, corea di Huntington e ipercolesterolemia. Alcune malattie causate da geni posti sul cromosoma X: daltonismo, emofilia e distrofia muscolare di Duchenne La regolazione dell’espressione genica Saper individuare nel meccanismo di attivazione e disattivazione dei geni la causa di una diversità delle funzioni cellulari in cellule eucariote appartenenti allo stesso individuo Comprendere il valore degli studi sull’operone nelle Spiegare il significato del termine “espressione” genica. Descrivere i vantaggi dell’espressione genica. Mettere in relazione un genoma con i relativi proteomi. Descrivere le diverse funzioni relative ai differenti geni presenti nelle cellule batteriche. 1. L’importanza della regolazione genica 2. L’espressione genica. 3. Genoma e proteoma. 4. Geni attivi e inattivi. Il controllo genico nei procarioti 5. I diversi tipi di geni nel DNA batterico: geni ricerche relative all’espressione genica Saper comprendere le complesse strategie messe in atto dalle cellule eucariote per controllare con precisione l’espressione dei suoi geni. Evidenziare l’importanza di un controllo genico anche dei prodotti derivanti dalla trascrizione. Da Darwin alla sintesi moderna: variabilità e selezione naturale Spiegare la struttura e il meccanismo di azione di un operone; distinguere tra la funzione di un induttore e di un corepressore. Mettere in relazione il grado di condensazione di un cromosoma con la sua capacità di esprimersi. Spiegare la presenza dei corpi di Barr nei nuclei delle cellule eucariote. Descrivere come agiscono in modo coordinato le varie componenti del promotore eucariote. Descrivere la funzione dei fattori di trascrizione mettendoli a confronto con gli induttori procarioti. Sottolineare le differenze tra l’azione di enhancer e silencer e il ruolo svolto dal mediatore. Spiegare l’utilità in campo medico della tecnologia basata sui microarray. Descrivere le diverse modalità del controllo dell’espressione genica a livello di traduzione Comprendere le novità dal Saper spiegare perché la teoria sintetica punto di vista evolutivo dell’evoluzione è considerata fornite dalla genetica delle un’applicazione moderna della teoria di popolazioni Darwin – Capire quali possono essere Saper definire con precisione i termini i fattori che influiscono specie e pool genico sulla microevoluzione Saper spiegare l’equilibrio di HardyComprendere lo stretto Weinberg in termini di frequenza degli rapporto esistente tra alleli nel pool genico variabilità genetica ed Saper dimostrare come la deriva genetica evoluzione può provocare cambiamenti nella – Capire le tre modalità frequenza allelica nel pool genico d’azione della selezione Saper spiegare che il flusso genico e le regolatori, strutturali e costitutivi. 6. Componenti e regolazione dell’operone batterico 7. Regolazione della trascrizione negli eucarioti 8. Eucromatina ed eterocromatina. 9. I corpi di Barr. 10. Struttura e funzione del promotore genico delle cellule eucariote. 11. Funzione degli elementi regolatori enhancer e silencer 12. Regolazione genica successiva alla trascrizione 13. Repressori della traduzione 1. La genetica delle popolazioni e il pool genico 2. L’equilibrio di HardyWeinberg 3. La deriva genetica: l’effetto del fondatore e il collo di bottiglia 4. Il flusso genico e il ruolo delle mutazioni 5. La variabilità genetica: cause e conseguenze 6. I clini Lezioni frontali Schemi riassuntivi Ricerche individuali Uso di piattaforme multimediali e/o social forum naturale Dalla microevoluzione alla macroevoluzione : il concetto di specie. I meccanismi della speciazione Comprendere le cause della biodiversità Acquisire il concetto di specie e le diverse tipologie di definizione Capire quali sono i fattori che mantengono separate le specie Capire quali sono le cause che determinano la comparsa di nuove specie mutazioni possono essere cause di 7. Rapporto tra selezione microevoluzione naturale e variabilità Saper dimostrare l’importanza della 8. Il successo riproduttivo variabilità quale materiale di base perché 9. Le selezioni stabilizzante, possa attuarsi un processo evolutivo direzionale, divergente e Saper descrivere le cause del sessuale polimorfismo Saper dimostrare che il processo meiotico, la fecondazione e le mutazioni sono tra le cause della variabilità genetica di una popolazione Saper spiegare che cosa si intende per successo riproduttivo (o fitness) Saper spiegare in che modo la seleziona naturale può ridurre, ma anche favorire, la variabilità all’interno di una popolazione Saper spiegare la differenza tra microevoluzione e macro-evoluzione Saper spiegare perché non è sufficiente che due organismi siano molto simili per far parte della stessa specie Saper descrivere quali aspetti devono essere presi in considerazione per poter affermare che due organismi appartengono alla stessa specie Saper distinguere tra isolamento prezigotico e postzigotico Saper ipotizzare in che modo la fioritura delle piante possa essere influenzata da un isolamento di tipo temporale Saper spiegare perché la non-vitalità e la sterilità degli ibridi sono esempi di isolamento postzigotico Saper spiegare in che modo due popolazioni separate geograficamente 1. Concetto di macroevoluzione 2. La tassonomia quale sistema di organizzazione delle specie 3. Definizione di specie biologica 1. Le definizioni di specie morfologica, ecologica e filogenetica 2. Le barriere riproduttive prezigotiche e postzigotiche 3. La speciazione allopatrica 4. L’instaurarsi delle barriere riproduttive 5. La speciazione simpatrica 6. La radiazione adattativa possono diventare due specie distinte Saper spiegare in che Saper elencare i possibili fattori che modo due popolazioni favoriscono l’insorgere di barriere separate geograficamente riproduttive tra due popolazioni isolate possono diventare due Saper spiegare perché si può instaurare un specie distinte isolamento riproduttivo senza che vi sia 7. Saper elencare i possibili stato un isolamento geografico fattori che favoriscono Saper interpretare il caso dei fringuelli l’insorgere di barriere delle Galapagos come esempio di riproduttive tra due radiazione adattativa popolazioni isolate 8. Saper spiegare perché si può instaurare un isolamento riproduttivo senza che vi sia stato un isolamento geografico 9. Saper interpretare il caso dei fringuelli delle Galapagos come esempio di radiazione adattativa Evoluzionismo umano: dal proconsul all’Homo sapiens sapiens Comprendere che la storia dell’uomo è molto lunga e prende origine più di 50 milioni di anni fa dalla comparsa dei primi individui appartenenti ai primati Individuare le tendenze evolutive che hanno selezionato i primi caratteri distintivi degli ominidi Comprendere l’importanza degli studi di paleoantropologia nella ricostruzione della storia dell’uomo e del lavoro paziente di molti scienziati Individuare e descrivere le tendenze evolutive che sono alla base della comparsa dei primi mammiferi e dei primati in particolare Evidenziare le differenze tra scimmie e proscimmie. Illustrare le differenze tra scimmie e scimmie antropomorfe. Distinguere tra antropoidei, ominoidei e ominidi. Analizzare il grado di parentela tra le scimmie e gli esseri umani. Descrivere le caratteristiche che distinguono gli ominidi dagli altri antropoidei. Ricostruire in linee generali la storia dei 1. I nostri antenati più antichi 2. I primi mammiferi placentati. 3. Comparsa dei primati e loro principali adattamenti evolutivi: pollice opponibile, acutezza visiva, cure parentali e postura eretta. 4. Principali linee evolutive dei primati 5. Caratteristiche delle proscimmie. 6. Classificazione degli antropoidei. condotto in base al ritrovamento di pochi frammenti ossei. Sapersi orizzontare nell’albero filogenetico del genere Homo individuando le specie in cui le innovazioni evolutive hanno creato le condizioni per renderle vincenti sulle altre. primi ritrovamenti fossili di ominidi. Descrivere le caratteristiche morfologiche e comportamentali di Homo habilis confrontandole con quelle degli ominidi precedenti. Illustrare l’importanza evolutiva di H. ergaster anche in relazione alle prime migrazioni del genere Homo fuori dall’Africa. Evidenziare le differenze tra H.erectus e le specie di ominidi che sono nostre dirette antenate. Ricostruire la storia dell’uomo a partire da 1,5 milioni da anni fa. Evidenziare i diversi gradi di evoluzione delle principali specie di ominidi attraverso la complessità degli utensili da esse usati. Spiegare le cause della diffusione in Europa e in Asia di H. neanderthalensis e illustrare le ipotesi della sua relativamente rapida scomparsa 7. Le scimmie antropomorfe: peculiarità morfologiche e comportamentali 8. La comparsa dei primi ominidi 9. Il bipedismo. 10. I principali ritrovamenti fossili dei primi ominidi 11. La comparsa del genere Homo. 12. Gli ominidi più recenti 13. Caratteristiche morfologiche e comportamentali di Homo ergaster, H. erectus, H. neanderthalensis e H. sapiens. 14. Ipotesi sulle prime migrazioni del genere Homo fuori dall’Africa. 15. Diffusione in Europa dell’uomo di Neanderthal e di H. sapiens