PIANI DI LAVORO SCIENZE 3B
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LICEO SCIENTIFICO STATALE «GALILEO GALILEI» Via Ceresina 17 - Tel. 049 8974487 Fax 049 8975750 35030 SELVAZZANO DENTRO (PD) ANNO SCOLASTICO 2012/2013 PIANO ANNUALE DI LAVORO Prof.ssa Patrizia Roletto Cibin CLASSE 3 SEZ.B MATERIA: SCIENZE LIVELLO RILEVATO DELLA CLASSE E DEI SINGOLI ALUNNI ALL’INIZIO DELL’ANNO Il livello rilevato sembra essere mediamente più che sufficiente con qualche elemento veramente positivo e anche con qualche elemento che presenta un livello di partenza decisamente basso. a) Interesse e partecipazione: In questo inizio d’anno gli studenti dimostrano un discreto interesse e una certa partecipazione in classe. Si rileva una discreta capacità di attenzione e concentrazione da parte della maggioranza degli studenti, mentre un piccolo gruppo persiste in un atteggiamento di disturbo durante la lezione, malgrado i ripetuti richiami. b) Livelli di partenza Sono variegati e differenziati, ma sostanzialmente omogenei per quanto riguarda i contenuti. METODI E STRUMENTI Le lezione frontali costituiscono il principale metodo di lavoro, E si ricercherà comunque nell’ambito della lezione, una continua partecipazione da parte degli alunni coinvolgendoli nella discussione. Si prevede la massima utilizzazione del materiale didattico ed audiovisivo in particolare l’uso del computer a scuola ed a casa per l’elaborazione delle schede di laboratorio e ricerche a scopo didattico. Tutti gli argomenti saranno affrontati cercando di analizzare, interpretare e approfondire ogni particolare fenomeno. Le esperienze di Laboratorio (sia di chimica che di biologia) affiancheranno sistematicamente la didattica e saranno coordinate in modo da affiancarsi agli argomenti del programma. Inoltre in accordo con l’insegnante di lingua inglese, verranno proposte delle schede in inglese su approfondimenti del programma da elaborare insieme. VERIFICHE E VALUTAZIONE Le verifiche si baseranno su interrogazioni orali e prove scritte (almeno due nel primo periodo, tre nel secondo). Le prove scritte saranno preferibilmente prove strutturate . Inoltre per l’attività di laboratorio, si considererà anche la valutazione dell’impegno e del comportamento in laboratorio, nonché la valutazione delle relazioni di laboratorio fatte a casa e a scuola. La valutazione di fine periodo di ciascun allievo risulterà dalla considerazione di: 1) situazione iniziale; 2) impegno e partecipazione; 3) comportamento; 4) capacità individuali.5) profitto. A) CONOSCENZA Pertinenza della risposta Conoscenza contenuti B) COMPETENZA Chiarezza e correttezza espressiva Proprietà lessicale ed argomentativa C) CAPACITA’ Di sintesi,di collegamento ed integrazione delle conoscenze Rielaborazione personale Nessuno Nessuno Nessuno NEGATIVO 2-3 Nessuna conoscenza delle più elementari nozioni Commette gravi errori di comprensione e non coglie il senso globale Non è in grado di effettuare l’analisi e la sintesi delle conoscenze e di affrontare una situazione comunicativa SCARSO 4 Conoscenza parziale e/o gravemente lacunosa in un quadro confuso e disorganico Commette numerosi errori di comprensione e nell’applicazione di argomenti fondamentali Effettua analisi e sintesi imprecise e parziali Non effettua valutazioni autonome INSUFFICIENTE 5 Conosce in modo frammentario e lacunoso Sa applicare le conoscenze in compiti semplici, ma commette errori, avendo difficoltà a cogliere il senso specifico Utilizza in modo frammentario le conoscenze e le competenze acquisite SUFFICIENTE 6 Conosce in modo essenzialmente corretto gli argomenti fondamentali Sa applicare le conoscenze in compiti semplici senza errori, cogliendo il senso globale Utilizza in modo elementare ma corretto le conoscenze e le competenze DISCRETO 7 Conosce in modo completo gli argomenti fondamentali Coglie il senso globale e gli aspetti particolari dei fenomeni, svolgendo compiti complessi con qualche imprecisione Sa utilizzare le conoscenze e le competenze in modo corretto e preciso BUONO 8 Conosce in modo chiaro e dettagliato gli argomenti fondamentali, dimostrando scioltezza e sicurezza Coglie perfettamente il senso complessivo e, autonomamente, gli aspetti particolari, svolgendo compiti senza errori Utilizza le conoscenze in modo preciso e completo e le sa rielaborare OTTIMO 9-10 Conosce e approfondisce in modo personale e autonomo tutti gli argomenti Comprende in maniera completa e approfondita e si appropria delle conoscenze in modo personale e critico Utilizza le conoscenze in modo autonomo e completo, rielaborandole in altri contesti NULLO 1 BIOLOGIA Il metabolismo energetico COMPETENZE • Saper identificare i processi attraverso cui le cellule trasformano l’energia contenuta negli alimenti in energia utilizzabile per compiere le proprie funzioni vitali Comprendere l’importanza degli organismi autotrofi che si trovano alla base della catena alimentare perché in grado di costruire molecole organiche a partire da molecole inorganiche PARAGRAFI CONOSCENZE ABILITÀ 1° PERIODO La cellula e l’energia • • • • • • • Le vie metaboliche Il metabolismo del glucosio Reazioni redox e trasporto di energia • Elencare i principi comuni che seguono tutte le vie metaboliche Scrivere la reazione generale di demolizione del glucosio in presenza di ossigeno Distinguere il metabolismo aerobico da quello anaerobico Associare il trasferimento di elettroni in una reazione di ossido-riduzione al trasferimento di energia Spiegare che ruolo svolgono i trasportatori di elettroni nel metabolismo del glucosio • • Le due fasi della glicolisi Il bilancio energetico della glicolisi • • • Riassumere le reazioni della glicolisi Distinguere la fase preparatoria da quella di recupero energetico Spiegare il processo di fosforilazione a livello di substrato che porta alla formazione di ATP durante la glicolisi La fermentazione rigenera il NAD+ consumato dalla glicolisi • • • La fermentazione lattica La fermentazione alcolica La resa energetica della glicolisi e della fermentazione • • • Spiegare la funzione delle diverse fermentazioni Distinguere la fermentazione lattica da quella alcolica Riassumere la resa energetica della glicolisi e della fermentazione La respirazione cellulare: il ciclo di Krebs • • La formazione dell’acetil-CoA Le tappe del ciclo di Krebs • • • Spiegare come si forma l’acetil-CoA Individuare nei mitocondri la sede del ciclo di Krebs Analizzare le tappe fondamentali del ciclo di Krebs evidenziando quelle esoergoniche Mettere in evidenza che al termine del ciclo di Krebs l’ossidazione del glucosio è completa La glicolisi: dal glucosio al piruvato • La respirazione cellulare: • La catena di trasporto degli elettroni • Descrivere i componenti della catena di trasporto degli elettroni e il luogo in cui si trovano OBIETTIVI MINIMI Conoscere le principali tappe della respirazione cellulare e della fotosintesi. PARAGRAFI CONOSCENZE ABILITÀ il trasporto degli elettroni e la fosforilazione ossidativa • • La teoria della chemiosmosi La resa energetica della respirazione cellulare • • • Spiegare il ruolo fondamentale dell’ossigeno al termine del trasporto di elettroni Correlare il processo chemiosmotico con la produzione di ATP Calcolare il guadagno energetico complessivo che si ottiene al termine dalla demolizione completa di una mole di glucosio La fotosintesi: energia dal Sole • • • Le due fasi della fotosintesi L’energia luminosa I pigmenti e il loro spettro d’assorbimento • • • Scrivere la reazione generale della fotosintesi Distinguere le reazioni dipendenti dall’energia luminosa da quelle indipendenti Mettere in relazione le diverse tappe della fotosintesi con la struttura dei cloroplasti Spiegare le interazioni tra luce e molecole Spiegare la funzione dei pigmenti e la relazione tra spettro d’assorbimento e spettro d’azione • • • La fase luminosa della fotosintesi trasforma l’energia della luce in energia chimica • • La fase indipendente dalla luce utilizza l’energia chimica per la sintesi di carboidrati • • • I fotosistemi Il flusso di elettroni dall’acqua al NADPH La produzione di ATP per chemiosmosi • • Il ciclo di Calvin Il destino della gliceraldeide 3fosfato • • • OBIETTIVI MINIMI Spiegare la funzione dei due fotosistemi Spiegare la provenienza e il percorso che compiono gli elettroni per giungere all’accettore finale Spiegare come viene prodotto l’ATP nei cloroplasti Analizzare le tappe fondamentali del ciclo di Calvin evidenziando quelle endoergoniche Spiegare come viene utilizzata dalla pianta la gliceraldeide 3-fosfato – L’EREDITARIETÀ E L’EVOLUZIONE La divisione cellulare COMPETENZE Essere in grado individuare nei processi di riproduzione cellulare e di riproduzione degli organismi la base per la continuità della vita nonché per la variabilità dei caratteri che consente l’evoluzione degli organismi viventi Gli obiettivi minimi sono evidenziati in grassetto nella colonna delle abilità PARAGRAFI La divisione cellulare nei procarioti e negli eucarioti Il ciclo cellulare CONOSCENZE • • • La riproduzione sessuata e quella asessuata I quattro eventi della divisione cellulare La scissione binaria nei procarioti • Il ciclo cellulare comprende l’interfase e la fase• mitotica L’interfase è divisa in sottofasi • Elencare le fasi comprese nel ciclo cellulare distinguendo l’interfase dalla fase mitotica e dalla citodieresi Descrivere le sottofasi G1, S e G2 La preparazione del nucleo alla mitosi • Strutture coinvolte nella mitosi • Le fasi della mitosi: profase, prometafase,• metafase, anafase, telofase • La citodieresi nelle cellule animali e vegetali • Mitosi e riproduzione asessuata • Distinguere cromatina e cromosomi Spiegare perché ciascun cromosoma è formato da due cromatidi fratelli Spiegare la struttura e la funzione del fuso mitotico e dei centrioli Descrivere il processo mitotico distinguendo gli eventi salienti di ogni fase Confrontare la citodieresi delle cellule animali e quella delle cellule vegetali Mettere in relazione la mitosi con la riproduzione asessuata • La mitosi produce • due nuclei identici • • • • • • • ABILITÀ • • • • Distinguere la riproduzione sessuata da quella asessuata Evidenziare l’importanza della divisione cellulare nella crescita degli organismi Elencare i quattro eventi che devono verificarsi affinché avvenga la divisione cellulare Descrivere la scissione binaria dei procarioti La riproduzione • sessuata richiede • • la meiosi e la fecondazione I cicli biologici degli eucarioti Riproduzione sessuata e variabilità genetica Il cariotipo • • • • Distinguere i cicli biologici degli eucarioti in aplonti, aplodiplonti e diplonti Differenziare il gametofito dallo sporofito Spiegare la relazione tra riproduzione sessuata e variabilità genetica Spiegare in che modo si costruisce un cariotipo La meiosi produce• • quattro cellule • aploidi diverse • tra loro La prima divisione meiotica La seconda divisione meiotica Mitosi e meiosi a confronto Meiosi e variabilità genetica • • • • • Spiegare la prima divisione meiotica Descrivere il crossing-over evidenziando il suo contributo alla variabilità genetica Spiegare la seconda divisione meiotica Confrontare la meiosi con la mitosi evidenziando analogie e differenze Evidenziare il contributo della meiosi alla variabilità genetica delle specie Da Mendel ai modelli di ereditarietà COMPETENZE Cogliere l’origine e lo sviluppo storico della genetica comprendendo come viene applicato il metodo scientifico in questa disciplina Acquisire i concetti di base per comprendere la trasmissione dei caratteri ereditari Essere in grado di costruire, leggere e interpretare grafici rappresentativi della trasmissione dei caratteri ereditari PARAGRAFI La prima CONOSCENZE • Le conoscenze sull’ereditarietà dei caratteri ai• ABILITÀ Identificare il periodo storico e le conoscenze scientifiche in cui si inquadrano gli studi di PARAGRAFI CONOSCENZE e la seconda legge • di Mendel • tempi di Gregor Mendel La legge della dominanza La legge della segregazione dei caratteri Le conseguenze • della seconda legge • • di Mendel Il quadrato di Punnett Le basi molecolari dell’ereditarietà Il testcross ABILITÀ • • • • • • Distinguere omozigote da eterozigote, fenotipo da genotipo Prevedere le combinazioni alleliche risultanti da un incrocio costruendo il quadrato di Punnet Applicare il test cross per determinare il genotipo di un individuo a fenotipo dominante • • La legge dell’assortimento indipendente dei• caratteri • Gli alberi genealogici • Le malattie genetiche • Come interagiscono gli alleli? • • • • • Mutazioni e nuovi alleli Poliallelia Dominanza incompleta Codominanza Pleiotropia • • • • Distinguere gli alleli selvatici da quelli mutati Spiegare il fenomeno della poliallelia mettendolo in relazione all’esistenza di più fenotipi Differenziare la dominanza incompleta dalla codomianza Spiegare come un singolo allele può influenzare più di un fenotipo Come interagiscono i geni? • • • • Epistasi Geni soppressori Il vigore degli ibridi Eredità poligenica • • • • Spiegare come un gene può influenzare l’espressione fenotipica di un altro gene Definire gli alleli soppressori Spiegare in che cosa consiste il fenomeno del vigore degli ibridi Spiegare come mai alcuni caratteri compaiono in una popolazione con una enorme gradazione di fenotipi differenti In che rapporto stanno geni e cromosomi • • Geni associati • La ricombinazione genetica dovuta al crossing-• over • Le mappe genetiche • La terza legge di Mendel • Mendel Illustrare le fasi del lavoro sperimentale di Mendel Distinguere un carattere dominante da uno recessivo, un gene da un allele Enunciare le leggi della dominanza e della segregazione • La determinazione• • cromosomica del sesso Autosomi e cromosomi sessuali L’eredità dei caratteri legati al sesso • • • Mettere in relazione il rapporto fenotipico 9:3:3:1 con la terza legge di Mendel Collegare la meiosi alla legge dell’assortimento indipendente dei caratteri Costruire un albero genealogico Spiegare la differenza tra una malattia genetica determinata da un allele recessivo e quella determinata da un allele dominante Definire un gruppo di associazione genica Spiegare perché alcuni alleli non seguono la legge dell’assortimento indipendente Collegare il crossing-over con la frequenza di ricombinazione genica Descrivere come si come si costruiscono le mappe genetiche Distinguere gli autosomi dai cromosomi sessuali Distinguere il genotipo emizigote dall’eterozigote e dall’omozigote Descrivere le modalità di trasmissione dei caratteri legati al sesso • • Il linguaggio della vita COMPETENZE Cogliere l’origine e lo sviluppo storico della genetica molecolare comprendendo come viene applicato il metodo scientifico in questa disciplina Acquisire la consapevolezza che tutte le informazioni per dare origine a nuove cellule sono contenute nel DNA PARAGRAFI CONOSCENZE • Come • si dimostra che i geni sono fatti • • di DNA? Qual è la struttura del DNA? • • • La duplicazione • • del DNA è semiconservativa • • • • • • ABILITÀ Le basi molecolari dell’ereditarietà Il «fattore di trasformazione» di Griffith L’esperimento di Avery Gli esperimenti di Hershey e Chase • La composizione chimica del DNA Il modello a doppia elica di Watson e Crick La struttura del DNA • Le due fasi della duplicazione del DNA Il complesso di duplicazione Le DNA polimerasi Il filamento veloce e il filamento lento I telomeri I meccanismi di riparazione del DNA • • • • • • Ripercorrere le tappe che hanno portato gli scienziati a identificare nel DNA il materiale genetico Illustrare gli esperimenti di Griffith, di Avery, di Hershey e Chase • Illustrare i dati sperimentali forniti da Rosalind Franklin, Maurice Wilkins, Erwin Chagraff che hanno contribuito alla decifrazione della struttura del DNA Descrivere il modello a doppia elica di Watson e Crick Identificare nel nucleotide l’unità fondamentale del DNA Correlare la struttura del DNA con la sua funzione • • • Spiegare perché la duplicazione del DNA si dice semiconservativa Descrivere i meccanismi di duplicazione del DNA Spiegare come funzionano le DNA polimerasi Descrivere le modalità di copiatura del filamento veloce e del filamento lento Spiegare la funzione dei telomeri Descrivere i possibili errori di duplicazione e le modalità di riparazione messe in atto dalla cellula Il genoma in azione COMPETENZE Cogliere l’origine e lo sviluppo storico della genetica molecolare comprendendo come viene applicato il metodo scientifico in questa disciplina Acquisire la consapevolezza che le informazioni contenute nel DNA sono trasformate in proteine PARAGRAFI CONOSCENZE ABILITÀ I geni guidano la costruzione delle proteine • • Gli esperimenti di Beadle e Tatum La relazione tra geni e polipeptidi • • Illustrare gli esperimenti di Beadle e Tatum Ripercorrere le tappe che hanno portato gli scienziati a collegare i geni ai polipeptidi In che modo • Il «dogma centrale della biologia» • Illustrare le due ipotesi di Crick su come l’informazione genetica fluisce dal DNA alle PARAGRAFI l’informazione passa dal DNA alle proteine? CONOSCENZE • La trascrizione: • dal DNA all’RNA • La traduzione: dall’RNA alle proteine • • • Che cosa sono le mutazioni? • • • • • • • • • • ABILITÀ La struttura dell’RNA • proteine Descrivere struttura e funzioni dell’RNA messaggero, tranfert e ribosomiale La trascrizione del DNA Il codice genetico • • • Descrivere le tre tappe in cui può essere suddivisa la trascrizione Spiegare la relazione tra DNA e proteine Descrivere le caratteristiche del codice genetico Il ruolo del tRNA e quello dei ribosomi Le tappe della traduzione: inizio, allungamento terminazione La formazione di una proteina funzionante • e• • • Distinguere il codone dall’anticodone spiegandone i rispettivi ruoli Descrivere struttura e funzioni dei ribosomi Illustrare le tre tappe della traduzione Spiegare come si ottiene dal polipeptide una proteina funzionante Mutazioni somatiche e mutazioni ereditarie • Mutazioni puntiformi, cromosomiche e genomiche • Mutazioni silenti, mutazioni di senso, mutazioni• non senso, mutazioni per scorrimento della finestra• di lettura • I quattro tipi di mutazioni cromosomiche • Le malattie genetiche umane causate da mutazioni cromosomiche • Mutazioni spontanee e indotte • Mutazioni ed evoluzione • • • Distinguere le mutazioni somatiche da quelle ereditarie Distinguere le mutazioni puntiformi da quelle cromosomiche e da quelle genomiche Spiegare perché una mutazione può essere silente Distinguere le mutazioni di senso da quelle non senso Spiegare gli esiti di una mutazione per scorrimento della finestra di lettura Distinguere le mutazioni cromosomiche per delezione da quelle dovute a una duplicazione o a un’inversione oppure a una traslocazione Illustrare le caratteristiche delle malattie genetiche umane dovute a mutazioni cromosomiche Spiegare la differenza tra mutazione spontanea e mutazione indotta Descrivere i fattori che possono determinare mutazioni spontanee Elencare alcuni degli agenti mutageni più comuni Spiegare i legami tra mutazioni ed evoluzione La regolazione genica in virus e batteri COMPETENZE Saper cogliere l’importanza della ricerca scientifica per acquisire sempre nuove informazioni sugli agenti infettivi, sulle malattie e sulla loro evoluzione Disporre di una base di interpretazione della genetica di virus e batteri in modo da saper cogliere l’importanza delle applicazioni di questa disciplina in campo medico e terapeutico Acquisire le basi per comprendere l’importanza della regolazione genica nei batteri PARAGRAFI 2°PERIODO CONOSCENZE • La struttura dei virus ABILITÀ • Descrivere la struttura dei virus PARAGRAFI La genetica dei virus CONOSCENZE • • • La ricombinazione• • genica • nei procarioti I geni che si spostano: plasmidi e trasposoni • • • L’operone: come i procarioti • • regolano l’espressione genica • • ABILITÀ La riproduzione dei batteriofagi: ciclo litico e• ciclo lisogeno • I ciclo riproduttivi dei virus animali • I virus a RNA Distinguere il ciclo litico dal ciclo lisogeno Distinguere i batteriofagi dai virus animali Illustrare i cicli riproduttivi dei virus a RNA La trasformazione Trasduzione generalizzata e specializzata La coniugazione • • • Illustrare le modalità di ricombinazione genica per trasduzione e trasformazione nei batteri Distinguere la trasduzione generalizzata da quella specializzata Spiegare il ruolo svolto dalla coniugazione nella ricombinazione batterica I plasmidi I trasposoni • • • Descrivere i plasmidi distinguendone i diversi tipi Spiegare il ruolo svolto dai plasmidi nella diffusione della resistenza agli antibiotici Descrivere le caratteristiche dei trasposoni e la loro funzione L’operone lac L’operone trp La formazione di una proteina funzionante • • • • Descrivere le sequenze di DNA che formano un operone Descrivere le funzioni di promotore, operatore e gene regolatore Spiegare il funzionamento dell’operone lac e dell’operone trp Spiegare le differenze tra un sistema inducibile e uno reprimibile La regolazione genica negli eucarioti COMPETENZE Comprendere le complesse strategie messe in atto dalle cellule eucariotiche per controllare con precisione l’espressione dei suoi geni Acquisire la consapevolezza dello stretto legame che intercorre tra espressione genica e corretto sviluppo embrionale PARAGRAFI Il genoma eucariotico è più complesso di quello procariotico CONOSCENZE • • • Quali sono le caratteristiche • dei geni eucariotici?• ABILITÀ Le caratteristiche del genoma eucariotico Le sequenze ripetitive • • Confrontare il genoma procariotico con quello eucariotico evidenziando le differenze Distinguere le sequenze altamente ripetitive da quelle moderatamente ripetitive e dai trasposoni Le sequenze non codificanti Il processo di splicing Le famiglie geniche • • • • Descrivere un tipico gene eucariotico distinguendo gli esoni dagli introni Illustrare il processo di maturazione dell’mRNA Identificare nella presenza delle famiglie geniche nel genoma un’importante fonte di variabilità Definire gli pseudogeni PARAGRAFI ABILITÀ La regolazione prima della trascrizione • • Il processo di trascrizione negli eucarioti La struttura della cromatina • • • Confrontare il processo di trascrizione dei procarioti e quello degli eucarioti Descrivere la struttura e la funzione dei nucleosomi Distinguere l’eucromatina dall’eterocromatina La regolazione durante la trascrizione • • • • • La trascrizione differenziale I fattori di trascrizione Le sequenze di regolazione L’amplificazione genica Lo splicing alternativo • • • • • Spiegare il fenomeno della trascrizione differenziale Spiegare come i fattori di trascrizione regolano la trascrizione genica Distinguere le sequenze regolatrici da quelle amplificatrici e da quelle con funzione di silenziatori Spiegare come una cellula può sintetizzare un prodotto genico in quantità molto maggiore rispetto a un’altra Spiegare il processo di splicing alternativo • • • • • • Descrivere e distinguere la proliferazione cellulare, il differenziamento e la morfogenesi Spiegare come avviene il processo di differenziamento cellulare Spiegare la morfogenesi di un organismo modello come la drosofila Definire i geni omeotici Spiegare l’importanza evolutiva della sequenza homeobox Descrivere il fenomeno dell’apoptosi La regolazione genica interviene nello sviluppo embrionale • • • CONOSCENZE • • • • • • Le tappe fondamentali dello sviluppo L’espressione differenziale dei geni I morfogeni I geni omeotici La sequenza homeobox L’apoptosi Le biotecnologie COMPETENZE Saper cogliere l’importanza della ricerca scientifica per acquisire sempre nuove informazioni nel campo della genetica molecolare Saper cogliere l’importanza delle biotecnologie per l’agricoltura e l’allevamento, nella diagnostica e nella cura delle malattie Acquisire gli elementi per valutare le implicazioni pratiche ed etiche delle biotecnologie PARAGRAFI La tecnica del DNA ricombinante è alla base delle moderne biotecnologie CONOSCENZE • • • • • Come si fa a inserire nuovi geni• • nelle cellule? ABILITÀ Gli enzimi di restrizione I frammenti di restrizione e l’elettroforesi su gel Le impronte genetiche Il DNA ricombinante • • • • Descrivere l’azione degli enzimi di restrizione Descrivere la tecnica utilizzata per separare i frammenti di restrizione Spiegare come si ottiene un’impronta genetica Spiegare che cosa s’intende per DNA ricombinante La clonazione genica Le cellule transgeniche I vettori • • • Definire la clonazione genica Spiegare come si ottiene una cellula transgenica Illustrare le caratteristiche che deve avere un vettore per essere efficace PARAGRAFI Le genoteche e il DNA sintetico CONOSCENZE • • • • Il sequenziamento del genoma • • Le nuove frontiere• delle biotecnologie • • • • • Le genoteche Il cDNA Il DNA sintetico ABILITÀ • • • Le informazioni fornite dal sequenziamento dei• genomi • Il Progetto Genoma Umano • La genomica Le applicazioni delle biotecnologie La bioinformatica L’interferenza dell’RNA e i microRNA • • • Spiegare che cosa s’intende per genoteca e a che cosa serve Illustrare come si costruisce una biblioteca di cDNA Descrivere le tecniche utilizzate per produrre DNA sintetico Descrivere le tappe che hanno portato al sequenziamento dei genomi Spiegare gli scopi della genomica Illustrare gli importanti risultati ottenuti dal Progetto Genoma Umano Illustrare le applicazioni delle biotecnologie in campo medico e agricolo Illustrare le attuali applicazioni della bioinformatica e le potenzialità di tale disciplina Spiegare che cosa sono i microRNA e quali funzioni possono avere all’interno delle cellule La genetica e lo studio dei processi evolutivi COMPETENZE Saper cogliere lo sviluppo storico delle teorie evolutive evidenziando la novità e complessità della teoria darwiniana Comprendere come lo studio della genetica di popolazioni si integra con la teoria darwiniana della selezione naturale Individuare i meccanismi responsabili dell’incremento e della conservazione della variabilità genetica all’interno di una popolazione PARAGRAFI L’evoluzione dopo Darwin: la teoria sintetica CONOSCENZE • • • • I fattori • che modificano la stabilità genetica • di una popolazione • La selezione naturale • • • • ABILITÀ Le questioni lasciate aperte da Darwin: le lacune• nella documentazione fossile e l’ereditarietà del• cambiamento • Il pool genico e la genetica di popolazioni La legge di Hardy-Weinberg Spiegare perché la teoria di Darwin fu messa in discussione Spiegare perché la genetica di popolazioni risolve i conflitti tra genetisti e teoria darwiniana Descrivere la legge di Hardy-Weinberg e le condizioni necessarie affinché si realizzi Le mutazioni Il flusso genico La deriva genetica L’accoppiamento non casuale • • • Spiegare in che modo le mutazioni e la ricombinazione intervengono nel processo evolutivo Descrivere la deriva genetica e le modalità attraverso cui si può realizzare: collo di bottiglia ed effetto del fondatore Spiegare come l’accoppiamento non casuale modifica le frequenze genotipiche L’adattamento Il successo riproduttivo La selezione stabilizzante La selezione direzionale • • • Spiegare l’adattamento come risultato della selezione naturale Illustrare i diversi effetti della selezione naturale Spiegare in che modo la selezione sessuale influenza il successo riproduttivo PARAGRAFI I fattori che influiscono sulla selezione naturale • • CONOSCENZE • • La selezione divergente La selezione sessuale • • • • • Le mutazioni neutrali La selezione dipendente dalla frequenza Clini ed ecotipi Instabilità ambientale e variabilità genetica I vincoli dell’evoluzione ABILITÀ • • Illustrare la teoria neutralista Mettere in relazione la selezione dipendente dalla frequenza, l’instabilità ambientale e la diversa distribuzione geografica delle popolazioni con la variabilità Spiegare in che cosa consistono i vincoli dell’evoluzione • L’origine delle specie COMPETENZE Saper interpretare i complessi processi evolutivi che portano alla comparsa di nuove specie Comprendere come il successo evolutivo di una specie sia in relazione con il suo grado di adattamento all’ambiente e con la sua capacità di modificarsi insieme a esso PARAGRAFI CONOSCENZE La teoria evolutiva• • e il concetto di specie ABILITÀ Specie morfologica e specie biologica Il processo di speciazione • • • Definire il concetto di specie Indicare il criterio adottato per definire una specie biologica Individuare nell’isolamento riproduttivo il criterio più importante per il riconoscimento di una specie La speciazione può avvenire in diversi modi • • La speciazione allopatrica La speciazione simpatrica • • Descrivere le modalità di speciazione allopatica e simpatrica Evidenziare le differenze tra la speciazione allopatica e la speciazione simpatrica La speciazione richiede l’isolamento riproduttivo • • • Le barriere riproduttive prezigotiche Le barriere riproduttive postzigotiche L’isolamento riproduttivo incompleto • • • Illustrare i principali meccanismi di isolamento prezigotico Spiegare in che modo le barriere riproduttive postzigotiche possono impedire lo scambio di geni tra popolazioni diverse Spiegare i casi in cui si può formare una zona ibrida • • • • • • Distinguere la microevoluzione dalla macroevoluzione Individuare i fattori da cui dipende la velocità di speciazione Spiegare il concetto di coevoluzione Spiegare l’importanza evolutiva dell’estinzione di specie Spiegare come avvengono le radiazioni adattative Delineare gli aspetti principali della teoria degli equilibri intermittenti La macroevoluzione e• la storia della vita • • • • • La macroevoluzione Il tasso di speciazione La coevoluzione Il tasso di estinzione La radiazione adattativa Gli equilibri intermittenti • • L’evoluzione della specie umana COMPETENZE Individuare le linee evolutive che negli ultimi quattro milioni di anni hanno portato alla comparsa dei caratteri distintivi degli ominidi Saper collegare alle principali specie appartenenti al genere Homo le innovazioni culturali che hanno creato le condizioni per l’affermazione di ciascuna di esse PARAGRAFI CONOSCENZE • L’evoluzione • dei primati: verso gli ominoidei • • La comparsa degli ominidi: i nostri antenati fossili • • ABILITÀ • • I caratteri comuni dei mammiferi • La comparsa dei primati • Le tendenze evolutive dei primati • L’aumento delle dimensioni cerebrali in rapporto alle dimensioni corporee • Le cure parentali • Gli ominoidei Descrivere i caratteri comuni a tutti i mammiferi Individuare gli adattamenti tipici dei primati Individuare nell’aumento delle dimensioni cerebrali la tendenza evolutiva più importante dei primati Correlare le cure parentali con l’instaurarsi di nuclei sociali complessi Descrivere gli ominoidei • • • • • • • Le caratteristiche degli ominidi Le australopitecine Il genere Homo Homo erectus Da Homo erectus all’uomo di Neanderthal L’origine dell’uomo moderno L’origine africana e l’ipotesi multiregionale • Evidenziare le caratteristiche che distinguono le specie di ominidi dalle scimmie antropomorfe Percorrere le tappe evolutive che, dalla comparsa del genere Homo, hanno portato all’uomo moderno Confrontare l’ipotesi dell’origine africana dell’uomo moderno con quella multiregionale • • – IL CORPO UMANO L’organizzazione del corpo umano COMPETENZE Comprendere che il corpo umano è un’unità integrata formata da sistemi autonomi ma strettamente correlati Saper mettere in relazione il buon funzionamento del proprio corpo con il mantenimento di condizioni fisiologiche costanti PARAGRAFI Il corpo umano presenta un’organizzazione gerarchica CONOSCENZE • • • • • • • L’organizzazione dei tessuti La funzione degli epiteli I principali tipi di tessuti epiteliali La funzione del tessuto muscolare Il tessuto muscolare liscio e striato Le funzioni del tessuto connettivo I connettivi propriamente detti ABILITÀ • • • • • • • Descrivere l’organizzazione strutturale dei tessuti Elencare i tipi e le rispettive funzioni dei tessuti presenti nel corpo umano Distinguere gli epiteli di rivestimento da quelli ghiandolari e sensoriali Distinguere le ghiandole esocrine da quelle endocrine Descrivere e distinguere i tre tipi di tessuto muscolare Classificare i tessuti connettivi in base alla loro funzione e alla composizione della matrice Descrivere il tessuto nervoso distinguendo i neuroni dalle cellule gliali PARAGRAFI Organi, sistemi e apparati: uno sguardo d’insieme CONOSCENZE ABILITÀ • • I connettivi specializzati Il tessuto nervoso • • Gli organi e i sistemi che formano il corpo umano• I sistemi di coordinamento del corpo umano:• nervoso ed endocrino Le membrane interne • La cute • • • • La comunicazione • Le modalità di comunicazione tra cellule • Recettori e molecole segnale tra le cellule • La trasduzione del segnale e la regolazione • Le giunzioni serrate dell’attività Le cellule staminali cellulare • Le cellule tumorali Descrivere l’organizzazione strutturale del corpo umano Elencare i diversi tipi di sistemi che compongono l’organismo umano indicandone le funzioni Indicare le diverse modalità con cui il sistema nervoso e quello endocrino garantiscono l’equilibrio interno e l’adattamento alle condizioni ambientali Illustrare le funzioni delle membrane interne distinguendo le sierose da quelle mucose Descrivere la struttura e le funzioni svolte dalla cute • • • Illustrare come si svolge la comunicazione tra cellule Spiegare la trasduzione del segnale Descrivere le giunzioni serrate Classificare le cellule staminali in base alle loro caratteristiche Distinguere le staminali embrionali da quelle adulte • Illustrare le caratteristiche delle cellule tumorali • Distinguere i tumori benigni da quelli maligni • Spiegare che cosa s’intende per metastasi Laboratorio Uso del microscopio ottico Estrazione e cromatografia di pigmenti fogliari Germinazione di semi Sezioni di fusto, foglia, radice con la tecnica verde iodio-rosso congo Mitosi in apici di cipolla. Estrazione del DNA dalla frutta. Allevamento di Drosophila melanogaster Osservazione di un cariotipo Costruzione di alberi genealogici Osservazione al M.O. di tessuti animali Classificazione dei macroinvertebrati della lettiera Programmazione di Chimica Testoadottato: Brady Senese Chimica© Zanichelli editore 2012 CAPITOLO CONOSCENZE 0. Le leggi dei gas Caratteristiche degli aeriformi. Legge di Boyle Legge di Charles Legge di Avogadro Legge di Gay-Lussac Equazione di stato dei gas. I modelli atomici di Thomson e Rutherford. La natura e le caratteristiche di elettrone,protone, neutrone. Il numero atomico e il numero di massa .Gli isotopi. La duplice natura della luce. Gli spettri di assorbimento. Il modello Bohr-Sommerfeld. Il principio di indeterminazione Saper analizzare le situazioni in cui si verifica un trasferimento di energia.La configurazione elettronica. – Spiegare le proprietà delle tre particelle che compongono l’atomo . 2. Le particelle dell’atomo 3. La struttura dell’atomo COMPETENZE Descrivere il comportamento dei gas mediante la teoria cinetica molecolare e applicare nella risoluzione di problemi le leggi di Boyle, Charles e GayLussac, Avogadro e l’equazione di stato dei gas. Descrivere la natura delle particelle elementari che compongono l’atomo. Spiegare la configurazione elettronica a livelli di energia dell’atomo. Descrivere la natura delle particelle che compongono l’atomo. Spiegare la struttura elettronica a livelli di energia dell’atomo OBIETTIVI ABILITA’ - Interpretare le proprietà fisiche dei gas mediante il modello cinetico molecolare . - Descrivere l’effetto della T e della P sui gas. - Usare l’equazione di stato dei gas per calcolare il volume molare e le altre variabili dei gas. - Spiegare le proprietà delle particelle elementari. - Confrontare i modelli atomici. - Descrivere la natura ondulatoria e corpuscolare della luce. - Rappresentare la configurazione elettronica di un elemento. - Spiegare la struttura elettronica a livelli di energia dell’atomo. - Identificare le basi sperimentali della struttura a livelli e sottolivelli di energia dell’atomo STRUMENTI DIDATTICI nel libro In Laboratorio N.1 Verifica sperimentale legge Boyle. OBIETTIVI MINIMI Rappresentare le leggi dei gas. N.2 Verifica sperimentale Legge Charles. Esercizi di fine capitolo N.1 L’elettrizzazione dei corpi. Esercizi di fine capitolo N.1 saggio alla fiamma. Conoscere le proprietà delle particelle che compongono l’atomo. Conoscere la configurazione elettronica. 4. Il sistema periodico (Ripasso) – Saper rappresentare la configurazione elettronica di un elemento. Conoscere le proprietà periodiche. Identificare gli elementi attraverso il loro numero atomico e mediante le loro proprietà intensive. 5. I legami chimici – Saper analizzare le situazioni in cui si verifica un trasferimento di energia. – Saper scrivere le strutture di Lewis degli elementi – Saper spiegare gli andamenti delle proprietà periodiche degli elementi nei gruppi e nei periodi. I limiti della teoria di Lewis. Il legame chimico secondo la meccanica quantistica. Le molecole biatomiche secondo la teoria del legame di valenza. L’ibridazione degli orbitali atomici. – Saper riconoscere la polarità positiva/negativa di un legame. – Saper esprimere i valori di energia con le diverse unità di misura. Spiegare la struttura delle sostanze che presentano legame ionico, legame covalente e legame metallico. 6. Le nuove teorie di legame 7. Le forze intermolecolar i e gli stati condensati della materia - Discutere lo sviluppo storico del concetto di periodicità. - Spiegare la relazione fra struttura elettronica e posizione degli elementi sulla tavola periodica. - Descrivere le principali proprietà periodiche che confermano la struttura a strati dell’atomo. - Saper scrivere le strutture di Lewis degli elementi. - Descrivere le principali proprietà di metalli, semimetalli e non metalli. - Descrivere le proprietà osservabili dei materiali sulla base della loro struttura microscopica. - Comparare i diversi legami chimici. - Stabilire la polarità dei legami covalenti e delle molecole sulla base delle differenze di elettronegatività degli elementi e della geometria delle molecole. Esercizi di fine capitolo Indicare le differenze tra gruppi, periodi e blocchi della tavola periodica Esercizi di fine capitolo Indicare le differenze tra i vari tipi di legame. Comprensione della teoria del legame di valenza. Comprensione delle modalità di formazione degli orbitali ibridi - Giustificare la natura dei legami con la sovrapposizione di orbitali o con l’attrazione elettrostatica. - Correlare le proprietà delle sostanze con i relativi legami intra e intermolecolari. Esercizi di fine capitolo Comprensione delle modalità di formazione degli orbitali ibridi Spiegare le proprietà fisiche dei materiali sulla base delle interazioni microscopiche fra atomi, ioni e molecole e della loro struttura cristallina. - Risalire alle forme geometriche fondamentali delle molecole e alle loro proprietà applicando la teoria VSPER. - Confrontare le forze di attrazione interatomiche (legame ionico, legame covalente e legame metallico) con le forze intermolecolari. - Spiegare le differenze nelle proprietà fisiche dei materiali, dovute alle interazioni interatomiche e Esercizi di fine capitolo N.1Le soluzioni elettrolitiche. - Risalire alle forme geometriche fondamentali delle molecole e alle loro proprietà applicando la teoria 8. Classificazione e nomenclatura dei composti 9. Le proprietà delle soluzioni (Ripasso) 10. Le reazioni chimiche 12. La velocità di reazione. intermolecolari. - Classificare i solidi in base alle interazioni fra atomi e fra molecole. - Distinguere le soluzioni elettrolitiche e non elettrolitiche. - Classificare i composti secondo la natura ionica, molecolare, binaria, ternaria. - Assegnare il numero di ossidazione. - Usare le regole della nomenclatura IUPAC o tradizionale per scrivere le formule dei composti. – Saper localizzare i principali elementi nella tavola periodica. – Saper individuare gli elettroni di legame degli elementi. – Classificare gli elementi come metalli, semimetalli e non metalli. Proprietà delle soluzioni Concentrazione delle soluzioni: %p/p; %p/v;M;N;m Proprietà colligative. Solubilità Osmosi e pressione osmotica Denominare i sistemi chimici secondo la nomenclatura IUPAC e tradizionale. Preparare soluzioni a concentrazione data e spiegare la solubilità nei solventi col modello cinetico molecolare e le proprietà colligative delle soluzioni, - Provare la solubilità di una sostanza in acqua - Preparare soluzioni di data concentrazione. - Descrivere le proprietà colligative. Spontaneità delle reazioni chimiche. Entalpia ed entropia. Reazioni endotermiche ed esotermiche. Resa di una reazione. Il bilanciamento . Vari tipi di reazione . Reagente limitante. La velocità delle reazioni ed i fattori che la influenzano. L’energia di attivazione. La teoria delle collisioni. Investigare e bilanciare le reazioni chimiche che avvengono, eseguendo calcoli quantitativi su reagenti e prodotti - Effettuare calcoli stechiometrici. - Bilanciare una reazione chimica. - Riconoscere il reagente limitante e in eccesso. Spiegare l’azione dei diversi parametri che influenzano la velocità di reazione( temperatura,concentrazione, pressione, superficie di contatto, presenza di catalizzatori) - Usare le teoria degli urti per prevedere l’andamento di una reazione. - Descrivere il funzionamento dei catalizzatori. VSPER. Esercizi di nomenclatura IUPAC e tradizionale N.1 reazioni di doppio scambio salino. Esercizi applicativi N.1Preparare soluzioni a varie concentrazioni (p/p;p/v;M;N;m). Calcoli stechiometrici N.2 Diluizioni delle soluzioni. N.3 Conducibilità delle soluzioni. N.4 Idrolisi salina. N.1 tipi di reazioni chimiche. N.1 Fattori che influenzano la velocità di reazione. Indicare i criteri della nomenclatura IUPAC e saper riconoscere le formule dei principali tipi di composti inorganici. Conoscere il significato di una soluzione e conoscere i vari modi di esprimere le concentrazioni. Conoscere i principali tipi di reazione. Indicare le differenze tra reazioni endotermiche ed esotermiche. Indicare i fattori responsabili della velocità di reazione. 13. L’equilibrio chimico 14. Acidi e basi 15. Le ossidoriduzioni Conoscere il significato di equilibrio chimico ed i fattori che lo influenzano. La legge di azione di massa. La costante di equilibrio. Il principio di Le Chatelier Caratteristiche e definizioni degli acidi e delle basi. Autoprotolisi dell’acqua Il pH. Le soluzioni tampone. Le titolazioni. Spiegare le proprietà dei sistemi chimici all’equilibrio e risolvere problemi quantitativi riguardanti le costanti di equilibrio. Conoscere il nox degli elementi nelle diverse specie chimiche. Conoscere il principio che governa gli scambi di elettroni nelle redox Identificare le reazionidi ossidoriduzione, bilanciarle e risolvere problemi quantitativi. Spiegare le proprietà degli acidi e delle basi e risolvere problemi riguardanti queste sostanze ed il calcolo del pH delle soluzioni. - Descrivere l’equilibrio chimico - Calcolare la costante di equilibrio di una reazione e dai valori delle concentrazioni. - Utilizzare Le Chatelier per predire l’effetto del cambiamento del numero di moli, del volume o della T sulla posizione dell’equilibrio. - Riconoscere le sostanze acide e basiche con gli indicatori. - Misurare il pH. - Distinguere tra acidi forti e deboli e basi forti e deboli. Esercizi sull’equilibrio chimico N.1 Fattori fisici e chimici che modificano l’equilibrio di una reazione. Esercizi su calcolo di pH di soluzioni di acidi e basi forti e deboli. - Determinare il nox in elementi e composti - Bilanciare le redox - Calcolare il peso equivalente Esercizi di bilanciamento redox e problemi stechiometrici con redox. N.1 Calcolare il pH delle soluzioni utilizzando indicatori, pHmetro e cartine al tornasole. N.2Titolazione. N.1Effetto degli acidi su metalli diversi. N.B. Per tutti gli argomenti si prevedono esercizi di stechiometria ed esperimenti di laboratorio. Rappresentare la legge di azione di massa. Enunciare il principio di Le Chatelier. Conoscere le differenze tra acido e base e saper calcolare il pH di una soluzione. Spiegare il concetto di ossido riduzione e saper bilanciare semplici redox.
