Scienze naturali - Liceo Scientifico Guido Castelnuovo

Liceo Scientifico “G.Castelnuovo”
Firenze
PROGRAMMA DI SCIENZE NATURALI
Prof. I.Bettarini
a.s. 2015/2016
3 AS
CHIMICA
I PRIMI MODELLI ATOMICI
Fenomeni elettrici: attrazione e repulsione. Le scariche nei gas: la scoperta dei raggi catodici. Il modello atomico di
Thomson e gli elettroni. Rutherford: la scoperta del nucleo atomico. I neutroni: cuscinetti tra le cariche. Protoni,
elettroni, neutroni: le proprietà che ne derivano. Gli isotopi e la miscela isotopica degli elementi. La stabilità dei nuclei e
i decadimenti radioattivi. Le reazioni nucleari: diversità dalle reazioni chimiche.
LUCE ED ELETTRONI
‘Dentro’ la luce: onde o corpuscoli? Lo spettro elettromagnetico: natura unica, interazioni diverse. Le sorgenti luminose:
spettri continui e a righe. Lo spettro del corpo nero: Max Planck e i quanti.
L’effetto fotoelettrico: Einstein e i
fotoni. Spettri a righe: segnali dagli atomi. Niels Bohr: la quantizzazione dei raggi e degli scambi di energia. Il
contributo di Sommerfeld. Le energie di ionizzazione e la conferma dei livelli di energia.
LA CONFIGURAZIONE ELETTRONICA
De Broglie e il dualismo onda corpuscolo. L’elettrone come onda: la spiegazione del postulato di Bohr. Heisenberg e il
principio di indeterminazione. Il nuovo modello atomico: meccanica ondulatoria e probabilità. I numeri quantici nel
modello ondulatorio: n, l, m, s. Livelli, sottolivelli energetici e orientazione degli orbitali. Come sono disposti gli
elettroni negli atomi.
LA TAVOLA PERIODICA
Mendeleev: la tavola periodica degli elementi. Meyer: il volume atomico. Moseley: un nuovo criterio ordinatore. La
tavola periodica attuale: le configurazioni elettroniche esterne. Il ripetersi periodico delle configurazioni elettroniche.
L’andamento delle proprietà periodiche: raggio atomico, energia di ionizzazione, affinità elettronica ed elettronegatività.
La classificazione degli elementi: metalli, non-metalli e semimetalli.
I LEGAMI CHIMICI
I legami chimici: stabilità energetica. Come avvengono i legami: Lewis e Pauling. Legami primari e secondari: attrazioni
tra atomi o tra molecole. Legami con elettroni condivisi: il legame covalente. Legame ionico: alta differenza di
elettronegatività. Legame metallico: elettroni liberi. Legami chimici secondari: attrazioni tra molecole.
STRUTTURA DELLE MOLECOLE
VSEPR: repulsione tra coppie elettroniche. Come procedere per trovare la struttura di una molecola. Risonanza:
spostamento di elettroni. Ibridizzazione: mescolamento degli orbitali. Polarità delle molecole: l’importanza della
struttura. Effetti della polarità: le proprietà delle molecole.
GLI STATI DELLA MATERIA E I LEGAMI CHIMICI
I deboli legami intermolecolari dello stato gassoso: la teoria cinetica, la diffusione e la pressione parziale. La forza dei
legami intermolecolari nello stato liquido: tensione superficiale, tensione di vapore, soluzioni e concentrazioni. Le
caratteristiche dei solidi dipendono dai legami che li tengono uniti: solidi metallici, ionici, covalenti e molecolari.
BIOLOGIA
DA MENDEL AI MODELLI DI EREDITARIETÀ
Gli esperimenti e il metodo di Mendel; la legge della dominanza, la legge della segregazione dei caratteri. Il quadrato di
Punnett, le basi molecolari dell’ereditarietà, il test-cross.
La legge dell’assortimento indipendente dei caratteri, gli alberi genealogici, le malattie genetiche.
Mutazioni e nuovi alleli, poliallelia, dominanza incompleta, codominanza. Autosomi e cromosomi sessuali, la
determinazione del sesso, l’eredità dei caratteri legati al sesso.
IL LINGUAGGIO DELLA VITA
Liceo Scientifico “G.Castelnuovo”
Firenze
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 fasi della
duplicazione del DNA, il complesso di duplicazione e le DNA polimerasi, i telomeri, i meccanismi di riparazione del
DNA.
Gli esperimenti di Beadle e Tatum a relazione tra geni e polipeptidi. Il «dogma centrale della biologia», la struttura e le
funzioni dell’RNA messaggero, ribosomiale, transfer. La trascrizione del DNA, il codice genetico. Il ruolo del tRNA e
quello dei ribosomi; le tappe della traduzione: inizio, allungamento e terminazione; la formazione di una proteina
funzionante.
Mutazioni somatiche ed ereditarie; i diversi tipi di mutazioni puntiformi, cromosomiche e genomiche; malattie genetiche
umane causate da mutazioni cromosomiche; mutazioni spontanee e indotte; mutazioni ed evoluzione.
LA REGOLAZIONE GENICA IN VIRUS E BATTERI
La struttura dei virus, i cicli riproduttivi dei batteriofagi e dei virus animali, i virus a RNA. La trasformazione;
trasduzione generalizzata e specializzata, la coniugazione. I diversi tipi di plasmidi, i plasmidi F e R; caratteristiche e
funzioni dei trasposoni. L’operone lac, l’operone trp, operoni inducibili e reprimibili a confronto; regolazione genica e
studio del DNA.
LA REGOLAZIONE GENICA NEGLI EUCARIOTI
Le caratteristiche del genoma eucariotico gli organismi modello, le sequenze ripetitive i trasposoni. L’organizzazione dei
geni eucarioti interrotti e il processo di splicing. Il processo di trascrizione negli eucarioti, la struttura della cromatina. I
fattori di trascrizione le sequenze di regolazione (cenni), l’amplificazione genica, lo splicing alternativo. I controlli
traduzionali, i controlli post-traduzionali, i miRNA. Cenni sulle tappe fondamentali dello sviluppo e l’espressione
differenziale dei geni; i geni omeotici, la sequenza homeobox, l’apoptosi.
L’EVOLUZIONE E I SUOI MECCANISMI E LA SPECIAZIONE
L’evoluzione dopo Darwin: la teoria sintetica; il pool genico e la genetica di popolazioni; la legge di Hardy-Weinberg.
Le mutazioni, il flusso genico, la deriva genetica, l’accoppiamento non casuale.
L’adattamento, il successo riproduttivo, la selezione stabilizzante, la selezione direzionale, la selezione divergente, la
selezione sessuale.
Il concetto di specie; specie morfologica e specie biologica; il processo di speciazione e l’isolamento riproduttivo.
Speciazione allopatrica e simpatrica. Le barriere riproduttive prezigotiche, le barriere riproduttive postzigotiche,
l’isolamento riproduttivo incompleto. La macroevoluzione, il tasso di speciazione, la coevoluzione, il tasso di estinzione
anagenesi e cladogenesi, La radiazione adattativa; gli equilibri intermittenti. Le nuove frontiere per l’evoluzione:
epigenetica e l’evo-devo.
SCIENZE DELLA TERRA
MINERALI E ROCCE: Il reticolo cristallino, minerali e loro proprietà chimico-fisiche.
ATTIVITA' DI LABORATORIO
Saggi alla fiamma (2h)
Analisi spettroscopica di alcuni elementi (1 h)
Reattività dei metalli alcalini e alcalino terrosi (2 h)
Reattività dei non metalli (1h)
Allestimento attività laboratoriali per l'open day (2h)
Reazioni alugenuri con nitrato di argento (2h)
Verifica sperimentale della solubilità di alcuni sali (2h)
Esperienza sulla velocità di diffusione dei gas: verifica sperimentale della relazione di Graham (2h)
Firenze, 02.06.2016
Prof.ssa Isabella Bettarini
Alunni