ISTITUTO ISTRUZIONE SUPERIORE “T. L. CARO”
LICEO SCIENTIFICO-CLASSICO-SCIENZE SOCIALI
VIA ALFIERI, 58 – CITTADELLA - PADOVA
Programma di biologia 2A
PROF. SSA LUCCHETTI ADRIANA
1. Introduzione alla biologia
Il campo d’azione della biologia. Organizzazione gerarchica della vita. Le cellule unità strutturali e
funzionali dei viventi. L’unitarietà nella diversità: tutte le forme di vita hanno caratteristiche
comuni. Il metodo scientifico: il metodo sperimentale e il metodo ipotetico deduttivo. Strumenti di
analisi in biologia: il potere di risoluzione e il microscopio ottico: semplice e composto, elettronico:
a scansione e a trasmissione.
2. Chimica della vita: principi di chimica generale
Storia dell’atomo e sue rappresentazioni. Elementi ed atomi. Elettroni ed energia: configurazione
elettronica di un atomo. Legami chimici e molecole: ionico, covalente singolo, doppio e triplo,
covalente polare, legame idrogeno.
3. Acqua, la matrice della vita
Struttura e proprietà della molecola dell’acqua. Legame idrogeno e sue conseguenze: tensione
superficiale, capillarità e imbibizione, capacità termica, evaporazione e solidificazione. L’acqua
come solvente. La ionizzazione dell’acqua. Caratteristiche e proprietà chimico fisiche dell’acqua.
4. Le biomolecole
Il ruolo centrale del carbonio: lo scheletro carbonioso. Principali gruppi funzionali: ossidrilico,
carbossilico, amminico. Idrolisi e condensazione. Struttura, composizione e funzione delle quattro
macromolecole biologiche. Polimeri e monomeri. I carboidrati: zuccheri monosaccaridi, disaccaridi
e polimeri degli zuccheri vegetali e animali. I lipidi: trigliceridi, colestrerolo, fosfolipidi e glicolipidi,
cere, colesterolo e steroidi. Gli amminoacidi e le proteine: struttura primaria, secondaria, terzaria e
quaternaria. Emoglobina. I nucleotidi e gli acidi nucleici. Nucleotidi particolari: ATP, ADP e AMP.
5. Comparsa della vita sulla Terra
Origine ed evoluzione delle cellule. La formazione del pianeta Terra e l’origine della vita. Eterotrofi
ed autotrofi, la teoria cellulare, procarioti ed eucarioti. La teoria endosimbiontica.
6. Strutture e funzioni cellulari
Forma e dimensioni delle cellule. I confini della cellula: la membrana cellulare e la parete cellulare,
nei procarioti e nei vegetali. Il nucleo: struttura e funzioni. Il citoplasma e il citoscheletro. Gli
organuli citoplasmatici: ribosomi e reticolo endoplasmatico, Apparato del Golgi, lisosomi e
perossisomi, vacuoli e vescicole, mitocondri e cloroplasti, ciglia e flagelli.
Cellule a confronto: procariote ed eucariote: vegetale ed animale.
7. Comunicazione tra cellule ed ambiente
La membrana cellulare: specificità della membrana cellulare. Movimento dell’acqua e dei soluti. Il
potenziale idrico. Trasporto passivo: diffusione semplice, diffusione nelle cellule, osmosi, diffusione
facilitata. Trasporto attivo: pompa sodio-potassio. Trasporto mediato da vescicole. Comunicazioni
tra cellule: plasmodesmi e desmosomi, giunzioni comunicanti, Giunzioni cellulari.
8. Trasformazioni energetiche cellulari
L’energia e gli organismi viventi. Le leggi della termodinamica. Reazioni di ossido riduzione. Il
metabolismo cellulare: sintesi e scissione delle biomolecole. Gli enzimi: caratteristiche, proprietà e
meccanismo d’azione, struttura e funzione. Cofattori e coenzimi dell’azione enzimatica. La valuta
energetica della cellula: l’ ATP. Idrolisi e fosforilazione. Luce, clorofilla e altri pigmenti.
9. La respirazione cellulare e la glicolisi
L’ossidazione del glucosio: una visione d’insieme. La glicolisi: gli stadi della respirazione cellulare.
Respirazione cellulare: ossidazione dell’acido piruvico, ciclo di Krebs, trasporto finale degli
elettroni, meccanismo della fosforilazione ossidativa. Bilancio energetico totale.
La fermentazione. Metabolismo cellulare e strategie metaboliche.Relazione tra fotosintesi e
respirazione cellulare.
10. La fotosintesi clorofilliana
I primi organismi fotosintetici.La natura della luce.La clorofilla, i cloroplasti ed altri pigmenti. Gli
stadi della fotosintesi. Reazioni luce-dipendenti. I fotosistemi I e II. Reazioni luce-indipendenti. Il
ciclo di Calvin: la via del C3. La fotorespirazione. Le piante C4 e le piante CAM: gli adattamenti per
risparmiare acqua. I prodotti della fotosintesi.
11. La riproduzione cellulare
Divisione cellulare nei procarioti. Divisione cellulare negli eucarioti. Ciclo cellulare: regolazione del
ciclo cellulare. Fattori che influenzano la divisione cellulare. Mitosi e sue fasi, citodieresi e
duplicazione cellulare. Mitosi e cancro. Mitosi e riproduzione asessuata.
Divisione cellulare e riproduzione dell’organismo. Organismi aploidi e diploidi. Meiosi e sue fasi:
meiosi I e II. Meiosi e ciclo vitale. Meiosi e riproduzione sessuata. La meiosi nella specie umana:
spermatogenesi e oogenesi. Meiosi e variabilità genetica. Apparato riproduttore: struttura e
funzione. Introduzione e accenni dell’apparato riproduttore maschile e femminile. Errori nel
processo meiotico: non-disgiunzione, trisomia, delezione e duplicazione. Alcune malattie genetiche
umane: la sindrome di Down. Anomalie autosomi che: la sindrome di Edwards, la sindrome di
Patau, la sindrome di Klinefelter, la sindrome di Turner. Alterazioni nel numero e nella struttura
dei cromosomi: il cariotipo umano.
12. L’ ereditarietà
Mendel e le basi della genetica. Il metodo sperimentale di Mendel. Le due leggi di Mendel. Il
concetto di gene, allele e locus.Trasmissione dei caratteri umani. Genotipo dei discendenti e
testcross. Probabilità e genetica: esiti probabili ed esiti reali. Malattie genetiche umane: malattie
autosomiche causate da un allele recessivo. Malattie autosomiche causate da un allele dominante.
Sviluppi della genetica classica: oltre le leggi di Mendel. Interazioni tra alleli, alleli multipli,
interazioni tra geni diversi,eredità poligenica, pleiotropia. Ampliamento del concetto di gene.
Determinazione del sesso. Geni portati dai cromosomi sessuali. Le basi cromosomiche
dell’ereditarietà. I cromosomi sessuali e l’ereditarietà legata al sesso. Malattie genetiche umane
legate al sesso: il daltonismo, l’emofilia, la distrofia muscolare di Duchenne, la sindrome dell’X
fragile, il favismo. Studi sulla localizzazione dei geni. Gruppi di associazione, ricombinazioni,
mappe cromosomiche. Cromosomi giganti.
13. La biologia molecolare del gene
Struttura, composizione e funzione del materiale genetico. Sulle tracce del DNA: il modello di
Watson e Crick. Duplicazione del DNA e meccanismo di duplicazione. PCR. Frammenti di Okazaki
e telomeri. DNA e varietà dei viventi. Geni e proteine: relazione tra gene e struttura proteica. Dal
DNA alla proteina: ruolo e tipologie dell’RNA. Il processo di trascrizione. Il codice genetico:
decifrazione del codice genetico e universalità del codice. La traduzione dell’mRNA e la sintesi
proteica. rRNA, tRNA: struttura, composizione e funzione. La traduzione: inizio, allungamento e
terminazione. Un quadro riassuntivo del processo di sintesi. Le mutazioni e le implicazioni
biologiche.
14. La regolazione dell’espressione genica e tecnologia del DNA
La regolazione dell’espressione genica nei procarioti. Operone del lattosio e del triptofano.
La regolazione dell’espressione genica negli eucarioti. Il DNA del cromosoma eucariote.
Condensazione del cromosoma ed espressione genica. Trascrizione ed elaborazione dell’mRNA
negli eucarioti. Regolazione genica a livello della traduzione. Proteomica.
15. La genetica di virus e batteri
Elementi genetici mobili. La genetica dei batteri. Plasmidi e coniugazione: plasmidi F e plasmidi R.
trasformazione e trasduzione nei batteri. La genetica dei virus: struttura e riproduzione. Virus
come vettori. Virus e cancro. La trasduzione. Virus a DNA e a RNA delle cellule eucaristiche. I
trasposoni. Viroidi e prioni.
16. DNA ricombinante e biotecnologie
Tecnologia del DNA ricombinante: enzimi di restrizione e sequenze di riconoscimento e vettori.
Clonazione del DNA. Librerie genomiche, reazioni a catena della polimerasi. La rivoluzione
biotecnologia. Progetto genoma umano. La sintesi di proteine utili mediante batteri. Organismi
transgenici. La clonazione nei mammiferi: la pecora Dolly. Ingegneria genetica in campo medico.
Terapie geniche. Biotecnologie agroalimentari.
Cittadella,
Docente: Prof.ssa Adriana Lucchetti
Rappresentanti di classe: Baggio Francesca
De Rossi Alice
