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U.D. 1.2 Le basi genetiche dell’evoluzione
NUCLEI
FONDANTI
CONOSCENZE
COMPETENZE
DESCRITTORI DELLE COMPETENZE
1.
1.1 saper individuare
l’importanza della
variabilità genica presente
in una popolazione
individuando anche i
meccanismi con cui tale
variabilità si conserva e si
incrementa
1.1.a
Nello studio
evolutivo delle
popolazioni le
nuove scoperte
nel campo della
genetica si
integrano con la
teoria
darwiniana della
selezione
naturale.
concetto di genetica di
popolazioni
definizione di pool
genico
studio della variabilità
genica in una
popolazione
fattori che conservano o
incrementano la
variabilità genica
studio dei gusci delle
chiocciole del genere
Cepaea
equazione di HardyWeinberg e sua
importanza
fattori che possono
modificare le frequenze
alleliche di una
popolazione
caratteristiche delle
mutazioni
conseguenze del flusso
genico e della deriva
genetica
accoppiamenti non
casuali nelle specie
polimorfe
1.1.b
1.1.c
1.1.d
1.1.e
1.1.f
1.1.g
1.1.h
1.2 saper mettere in
relazione gli effetti della
selezione naturale sul
fenotipo di una
popolazione con i
cambiamenti che si
verificano a livello del
pool genico
1.1.i
1.2.a
1.2.b
1.2.c
1.2.d
1.2.e
1.2.f
spiegare i termini “genetica di popolazioni” e “pool
genico”
descrivere l’esperimento d’incrocio riguardante il
numero di setole di D. melanogaster
spiegare in che modo è possibile quantificare la
variabilità latente di una popolazione
evidenziare l’importanza della riproduzione sessuata
nell’incrementare la variabilità genetica
illustrare i vantaggi dell’autosterilità di piante e animali
spiegare perché l’esistenza dei geni recessivi
contribuisce a incrementare la variabilità
spiegare in che cosa consiste la superiorità
dell’eterozigote
individuare nella selezione naturale un altro fattore che
tende a mantenere la variabilità genica delle
popolazioni
descrivere gli studi condotti sulle chiocciole del genere
Cepaea
scrivere l’equazione di Hardy-Weinberg conoscendo il
significato delle lettere utilizzate
mettere in relazione l’equazione di Hardy-Weinberg col
concetto di frequenza allelica
elencare i fattori che modificano le frequenze alleliche
di una popolazione
calcolare l’influenza, sul pool genico di una
popolazione, delle mutazioni e del flusso genico
specificare quali sono i principali tipi di deriva genetica
sottolineandone le differenze
spiegare perché un accoppiamento non casuale altera
la frequenza genotipica di un pool genico senza
modificarne la frequenza allelica
CAPACITÀ
Saper riconoscere la
variabilità all’interno di
una popolazione di
individui.
Saper valutare se un
meccanismo biologico
tende ad aumentare,
ridurre o conservare la
variabilità genica della
popolazione in cui è
osservato.
Saper comprendere i
risultati degli studi
epidemiologici sulle
anomalie genetiche
umane.
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U.D. 1.3 La selezione naturale e l’adattamento
NUCLEI
FONDANTI
1. I cambiamenti
che subisce una
popolazione col
passare del tempo
sono il risultato di
continue selezioni
degli individui che
risultano più adatti
all’ambiente in cui
vivono.
CONOSCENZE
COMPETENZE
DESCRITTORI DELLE COMPETENZE
1.1
saper
comprendere che il
percorso evolutivo di
una popolazione di
individui è condizionato
dalle varie pressioni
selettive che tendono a
conservare i fenotipi
meglio adattati
1.1.a evidenziare che ogni fenotipo è
frutto di complicate interazioni tra geni
diversi
1.1.b elencare i principali tipi di selezione
1.1.c descrivere gli effetti della selezione
stabilizzante, divergente e direzionale
1.1.d chiarire le differenze tra i vari tipi di
selezione mediante alcuni esempi
significativi
1.1.e spiegare in che modo agisce la
selezione frequenza dipendente
1.1.f
mettere in relazione la selezione
sessuale con la presenza di dimorfismo tra
maschi e femmine
1.1.g spiegare il significato di cline ed
ecotipo
1.1.h descrivere gli studi condotti sulla
pianta P. glandulosa
1.1.i
mettere in evidenza le cause e gli
effetti del processo di coevoluzione
principali modalità
di selezione degli individui
all’interno di una
popolazione
concetto di
dimorfismo sessuale
adattamento
come risultato di un
percorso evolutivo
clini ed ecotipi
la coevoluzione
CAPACITÀ
Saper riconoscere un
processo di selezione naturale.
Saper valutare le
caratteristiche anatomiche,
fisiologiche, comportamentali di un
essere vivente in termini di
risultato di un adattamento
evolutivo rispetto all’ambiente di
vita.
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U.D. 1.4 Origine delle specie e modelli evolutivi
NUCLEI
FONDANTI
CONOSCENZE
COMPETENZE
DESCRITTORI DELLE COMPETENZE
1. La comparsa in
natura di una nuova
specie di organismi si
verifica in particolari
situazioni ambientali di
isolamento genetico.
definizione di specie
concetto di
speciazione
la speciazione di tipo
allopatrico
definizione di ibrido
fenomeno della
poliploidia tra organismi ibridi
peculiarità della
speciazione simpatrica
meccanismi di
isolamento prezigotico e
postzigotico
1.1
saper interpretare
i complessi processi evolutivi
che portano alla formazione
di nuovi genotipi mediante la
comparsa di individui che
possono produrre
discendenti fertili solo
incrociandosi tra loro
1.2
saper mettere in
relazione le caratteristiche
anatomiche, fisiologiche e
comportamentali proprie di
una specie con la sua
capacità di mantenere
l’isolamento genetico
1.1.a
definire i termini specie e speciazione
1.1.b
spiegare in che modo avviene una speciazione allopatrica
1.1.c
mettere in relazione il concetto di speciazione allopatrica
con quello di deriva genetica
1.1.d
spiegare in che modo una cellula può diventare poliploide
1.1.e
definire le caratteristiche di un organismo ibrido
1.1.f
evidenziare le differenze tra una speciazione
allopatrica e una simpatrica
1.2.a
definire il concetto di isolamento genetico
1.2.b
spiegare in che modo una specie riesce a conservare le
proprie caratteristiche genetiche
1.2.c
distinguere tra isolamento prezigotico e postzigotico
1.2.d
fare alcuni esempi che illustrino i due diversi meccanismi di
isolamento genetico
2. Nel corso del
tempo pressioni
ambientali su larga
scala hanno operato
una selezione tra le
specie di organismi
condizionando in
questo modo il corso
generale
dell’evoluzione sulla
Terra.
evoluzione
convergente e divergente
cambiamento filetico
cladogenesi
radiazione adattativa
estinzioni di massa
la teoria degli equilibri
intermittenti
2.1
saper mettere in
relazione il successo
evolutivo di una specie sulle
altre col suo grado di
adattamento all’ambiente e
con la capacità di modificarsi
insieme ad esso
2.2
saper collegare le
improvvise trasformazioni
strutturali o funzionali che
compaiono talvolta in una
nuova specie con i rapidi
periodi di transizione che
rendono discontinuo il corso
dell’evoluzione
2.1.a
spiegare le possibili origini di una evoluzione convergente
2.1.b
associare l’evoluzione divergente ai meccanismi di deriva
genetica
2.1.c
descrivere in che modo una linea evolutiva può modificarsi
lentamente per cambiamento filetico
2.2.a
spiegare in che cosa consiste il modello evolutivo chiamato
cladogenesi
2.2.b
mettere in relazione la cladogenesi col fenomeno della
radiazione adattativa
2.2.c
sottolineare l’importanza che hanno avuto le estinzioni di
massa nella storia degli organismi viventi sulla Terra
2.2.d
spiegare quali potrebbero essere le cause della rapida
scomparsa dei dinosauri sul nostro pianeta
2.2.e
illustrare la teoria degli equilibri intermittenti
2.2.f
spiegare perché la teoria degli equilibri intermittenti
ben si adatta alla documentazione fossile finora in nostro possesso
CAPACITÀ
Saper distinguere se due
individui appartengono o non
appartengono alla stessa
specie.
Saper valutare se due
specie sono evolutivamente
vicine o distanti.
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U.D. 2.1 Tecnologia del DNA ricombinante: enzimi e vettori
NUCLEI
FONDANTI
CONOSCENZE
COMPETENZE
DESCRITTORI DELLE COMPETENZE
1. Piccole
sequenze di acido
nucleico possono
cambiare di posto
sui cromosomi,
passare da un
cromosoma ad un
altro o persino
essere trasportate
da una cellula a
un’altra.
tipi di plasmidi
il processo di
coniugazione
ciclo litico e ciclo
lisogeno
caratteristiche dei
virus
il processo di
traduzione
meccanismo di
infezione dei retrovirus
gli oncogèni
caratteristiche dei
trasposoni
1.1
saper
comprendere l’importanza
dei vettori cellulari per la
naturale trasmissione di
informazioni geniche a
favore di una maggiore
variabilità
1.1.a
descrivere le peculiarità strutturali del plasmide F
1.1.b
spiegare i meccanismi che sono alla base della
coniugazione
1.1.c
evidenziare l’importanza del gruppo di geni che
conferiscono la resistenza ai farmaci
1.1.d
descrivere la struttura generale dei virus mettendo in
evidenza la loro funzione di vettori nei batteri e nelle cellule
eucariote
1.1.e
mettere a confronto un ciclo litico con un ciclo
lisogeno
1.1.f
distinguere fra traduzione generale e traduzione
specializzata
1.1.g
illustrare il meccanismo d’azione dei retrovirus
1.1.h
descrivere le caratteristiche dei trasposoni
evidenziando quali conseguenze può comportare la mobilità
di questi elementi genetici
1.1.i
mettere a confronto le caratteristiche dei diversi
vettori cellulari
2. L’odierna
rivoluzione
scientifica ed
economica dovuta ai
progressi
dell’ingegneria
genetica è nata con
la scoperta di una
classe di piccole
molecole dette
enzimi di restrizione.
2.1
saper seguire
le varie tappe del
processo con cui gli
scienziati riescono a
individuare, sequenziare,
isolare e copiare un gene
di particolare interesse
biologico
2.1.a
spiegare che cosa si intende per DNA ricombinante
2.1.b
descrivere le proprietà degli enzimi di restrizione
2.1.c
spiegare che cos’è una libreria genomica
2.1.d
illustrare la tecnica di ibridazione mediante sonda
per localizzare uno specifico segmento di DNA
2.1.e
spiegare in che modo è possibile determinare la
sequenza nucleotidica di un gene
2.1.f
illustrare il processo con cui si possono clonare
sequenze di DNA utilizzando i plasmidi
2.1.g
descrivere il meccanismo della reazione a catena
della polimerasi evidenziando lo scopo di tale processo
gli enzimi di
restrizione
processi di
clonazione di frammenti di
DNA
librerie genomiche
tecniche di
ingegneria genetica
CAPACITÀ
Comprendere il
carattere mai definitivo
delle frontiere che gli studi
di genetica possono
raggiungere.
Comprendere che le
innovazioni scientifiche e
tecnologiche possono
essere la rivisitazione,
manipolazione,
applicazione di fenomeni
biologici naturali.
Saper valutare le
qualità innovative di una
tecnica genetica.
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U.D. 2.2 Innovazioni e applicazioni delle biotecnologie
NUCLEI
FONDANTI
1. Le
applicazioni
biotecnologiche
dell’ingegneria
genetica sono
innovative e
coinvolgono
molte diverse
aree disciplinari.
2. Il
progresso
attuale e le
prospettive di
sviluppo futuro
delle
biotecnologie
sono occasione
di acceso
dibattito.
CONOSCENZE
COMPETENZE
DESCRITTORI DELLE COMPETENZE
tipi di
biotecnologie
storia delle
biotecnologie
le tappe di un
processo biotecnologico
le discipline da
cui le biotecnologie
attingono
settori industriali
e aree di applicazione
delle biotecnologie
prodotti delle
biotecnologie
peculiarità dei
biotecnologi
peculiarità delle
imprese biotecnologiche
applicazioni del
DNA ricombinante a livello
agroalimentare e sanitario
Dolly e la
clonazione di mammiferi
il Progetto
Genoma Umano e
l’individuazione di geni
umani specifici
terapie geniche
1.1
saper
spiegare il forte
carattere di modernità
e interdisciplinarità
delle biotecnologie
normative per le
sperimentazioni e le
applicazioni
biotecnologiche
rischi/benefici
delle applicazioni
biotecnologiche a livello
agroalimentare e sanitario
2.1
saper
spiegare i motivi per
cui le applicazioni
biotecnologiche sono
fonte di perplessità,
opinioni contrastanti,
timori
1.1.a
fornire una definizione generale significativa del termine biotecnologie
1.1.b
distinguere tra biotecnologie tradizionali e biotecnologie moderne
1.1.c
riassumere le tappe fondamentali dello sviluppo storico delle biotecnologie
1.1.d
illustrare le tre componenti fondamentali che caratterizzano molti processi
biotecnologici
1.1.e
elencare le aree disciplinari coinvolte nella progettazione delle tecniche
biotecnologiche
1.1.f
elencare i settori che sono o saranno investiti più direttamente dalle
applicazioni biotecnologiche e con quali tipi di prodotti
1.1.g
descrivere la natura del profilo formativo e professionale di un biotecnologo
1.1.h
evidenziare le differenze delle imprese biotech rispetto alle imprese
tradizionali
1.2.a
spiegare in che modo è possibile indurre i batteri a sintetizzare proteine utili
in campo medico e ambientale
1.2.b
descrivere le modalità con cui si possono sintetizzare in laboratorio vaccini
antivirali
1.2.c
descrivere i primi esperimenti condotti per trasferire geni tra cellule
eucariote di individui di specie diverse
1.2.d
spiegare che cosa si intende per transgenico e OGM
1.2.e
descrivere l’esperimento che ha portato alla nascita della pecora Dolly
1.2.f
elencare i casi in cui è possibile effettuare una diagnosi prenatale di una
malattia
1.2.g
mettere in relazione l’individuazione di un gene malato con le RFLP
1.2.h
spiegare come si è arrivati a poter diagnosticare la còrea di Huntington
1.2.i
elencare i casi in cui si è riusciti a individuare un determinato gene
sottolineando l’importanza di questo evento
1.2.j
descrivere le tappe principali del Progetto Genoma Umano mettendo in
risalto obiettivi e difficoltà
1.2.k
spiegare in che cosa consiste una terapia genica e in quali casi può essere
applicata
2.1.a
indicare i motivi per cui, diversamente dall’introduzione di innovazioni nei
classici processi produttivi delle biotecnologie tradizionali, le applicazioni industriali
legate all’ingegneria genetica avanzano con un ritmo meno sostenuto, nonostante le
vaste potenzialità
2.1.b
evidenziare i vantaggi e gli svantaggi dei prodotti OGM per il produttore, per
il consumatore, per la biosfera
2.1.c
indicare le prospettive vantaggiose e i rischi biologici ed etici della
clonazione di mammiferi
2.1.d
descrivere gli aspetti della polemica scaturita dal Progetto Genoma Umano
circa la brevettabilità dei geni
1.2
saper
evidenziare quali
nuove soluzioni le
biotecnologie hanno
individuato per
affrontare necessità e
problemi prima risolti
diversamente o
rimasti insoluti
CAPACITÀ
Comprendere che il
progresso degli studi in un
determinato campo scientifico
può offrire prospettive di
applicazione in settori svariati e
anche molto differenti.
Comprendere la necessità di
documentarsi da fonti varie ed
attendibili prima di formulare un
giudizio critico su una questione.
Saper valutare ad ampio
raggio come e in quale misura
un’applicazione biotecnologica
modifica nell’immediato e in
prospettiva la qualità della vita
umana.
Saper riconoscere le
politiche economiche che
pilotano determinate scelte ai
vertici.
Comprendere quando è utile
applicare il principio di
precauzione e quando il principio
di equivalenza sostanziale.
Saper valutare l’opportunità
che la scienza sperimenti senza
vincoli in quanto ciò che è
negativo non è la conoscenza
che ne deriva ma l’applicazione
distorta della conoscenza.
