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PROGRAMMA
DI SCIENZE APPLICATE SVOLTO NELLA CLASSE IVB LSA
ANNO SCOLASTICO 2014-2015
BIOLOGIA
TESTO : CURTIS BARNES – INVITO ALLA BIOLOGIA
CAPITOLO 11: Mendel e la genetica classica
Paragrafi
11.1
Nascita
della genetica
11.2
La legge
della segregazione
Conoscenze
Competenze
1. Importanza del lavoro di
Mendel
2. Elemente e geni
3. Tappe del metodo sperimentale
4. Linee pure
a. Elencare i dati a disposizione di Mendel agli inizi dei
suoi lavori di ricerca
b. Illustrare le fasi del lavoro sperimentale di Mendel
che ha portato alla formulazione della legge della
segregazione
c. Spiegare le linee pure in termini di genotipo
1. Caratteri delle piante di pisello
scelti da Mendel
2. Concetto di generazione P, F1 e
F2
3. Caratteri dominanti e recessivi
4. Enunciato della legge della
segregazione
5. Definizione di allele
6. Genotipo omozigote ed
eterozigote
7. Concetto di genotipo e di
fenotipo
8. Trasmissione dei caratteri
umani
9. Costruzione del quadrato
di Punnett
10. Rapporti genotipici e fenotipici
11. Testcross
a. Conoscere l’enunciato della legge della segregazione
di Mendel
b. Mettere in relazione i dati espressi dalla legge della
segregazione con l’esistenza degli alleli
c. Distinguere tra dominante e recessivo, tra genotipo e
fenotipo, e tra omozigote ed eterozigote
d. Costruire un quadrato di Punnett conoscendo i
genotipi degli individui che si incrociano
e. Elencare alcuni caratteri umani dominanti e recessivi
f. Distinguere, nella F2 di un incrocio tra due
eterozigoti, il rapporto fenotipico da quello
genotipico
g. Applicare un testcross per determinare il genotipo
relativo a un fenotipo dominante
11.3
Legge
dell’assortimento
indipendente
1. Trasmissione ereditaria di due
caratteri
2. Enunciato della legge
dell’assortimento indipendente
3. Legge dell’assortimento
indipendente espressa in termini
di geni
a. Costruire il quadrato di Punnett per due caratteri
scelti da Mendel
b. Ricavare dall’incrocio tra due eterozigoti per due
caratteri il rapporto fenotipico 9:3:3:1
c. Leggere in termini fenotipici il rapporto 9:3:3:1
d. Costruire un quadrato di Punnett per due caratteri
diversi da quelli scelti da Mendel
11.4
Malattie
genetiche umane
1. Malattie umane autosomiche
trasmesse con gli alleli
recessivi:
la fenilchetonuria, il morbo
di Tay-Sachs, l’anemia
falciforme
e quella mediterranea, la fibrosi
cistica, l’albinismo
2. Malattie umane autosomiche
causate da alleli dominanti:
la corea di Huntington e il
nanismo acondroplastico
a. Elencare alcune delle malattie genetiche umane
recessive portate dagli autosomi
b. Descrivere, per ogni malattia umana recessiva
studiata, i sintomi e le modalità di trasmissione
c. Spiegare come in un individuo possa manifestarsi
una malattia recessiva se genitori e nonni sono sani
d. Descrivere i sintomi e le modalità di trasmissione di
alcune malattie genetiche umane dominanti
e. Spiegare perché non può nascere un bambino affetto
da una malattia dominante da genitori sani
f. Definire i genotipi e i fenotipi di individui portatori
di malattie umane trasmesse con gli alleli dominanti
e recessivi, conoscendo i genotipi dei loro genitori
11.5
La genetica
classica
1. Mutazioni e loro importanza
nel processo evolutivo
2. Interazioni alleliche, fenomeni
di dominanza incompleta e di
codominanza; gli alleli multipli
3. Interazioni tra più geni: epistasi,
variazione continua ed eredità
poligenica
4. Pleiotropia
5. Influenza dell’ambiente sui geni
a. Mettere in evidenza come le mutazioni abbiano
notevolmente ampliato la possibilità di rendere gli
organismi più adatti al loro ambiente
b. Mettere a confronto in che modo Mendel e De Vries
spiegano la comparsa di variabilità nella prole
c. Distinguere, ipotizzando i possibili fenotipi della
prole, tra dominanza incompleta, codominanza e
alleli multipli
d. Spiegare perché possano comparire fenotipi
completamente diversi da quelli dei genitori
e. Spiegare come mai alcuni caratteri appaiono in una
popolazione con una notevole gradazione di effetti
allelici differenti
f. Sapere cogliere le interazioni tra espressione genica
e ambiente
CAPITOLO 12: Geni e cromosomi
Paragrafi
Conoscenze
Competenze
12.1
Una conferma
delle teorie
di Mendel
1. Ipotesi di Sutton
2. Relazione tra il processo
meiotico
e le leggi di Mendel
a. Comprendere in che modo gli studi di citologia
abbiano avuto un ruolo importante nello studio della
genetica
b. Mettere in relazione la segregazione degli alleli con la
separazione dei cromosomi omologhi durante la
meiosi I
12.2
Esistenza
concreta del gene
1. Particolarità dei cromosomi
sessuali
2. Determinazione del sesso negli
esseri umani e in altri animali
3. Esperimenti di Morgan sui
moscerini della frutta
a. Distinguere tra il cromosoma X e il cromosoma Y
b. Dimostrare che è il padre, e non la madre, a
determinare il sesso dei figli
c. Spiegare che cosa si intende per carattere legato al
sesso e descrivere le modalità della sua trasmissione
d. Fornire una spiegazione dei dati ottenuti da Morgan
incrociando i moscerini «occhi rossi» con quelli
«occhi bianchi»
12.3
Malattie
genetiche umane
legate al sesso
1. Particolarità della trasmissione
dei caratteri ereditari legati al
sesso
2. Malattie umane dovute ad
anomalie presenti nei cromosomi
sessuali: daltonismo, emofilia,
distrofia muscolare di Duchenne,
sindrome dell’X fragile e
favismo
a. Costruire quadrati di Punnett che permettano di
prevedere i genotipi dei figli i cui genitori siano
portatori di caratteri legati al sesso
b. Definire, per quanto riguarda i caratteri legati al
sesso, il genotipo dei genitori conoscendo il fenotipo
dei figli
c. Descrivere i sintomi e le modalità di trasmissione
delle malattie genetiche umane causate da
un’anomalia del cromosoma X
d. Definire genotipo e fenotipo di una donna portatrice
sana di emofilia o di daltonismo
e. Spiegare le condizioni necessarie perché una donna
sia malata di emofilia
12.4
Studi sulla
localizzazione
dei geni
1. Gruppi di associazione
e ricombinazione genica
2. Mappe cromosomiche
3. Studi sui cromosomi giganti
di Drosophila
a. Spiegare che due geni possono segregare
indipendentemente solo se si trovano su cromosomi
diversi
b. Descrivere l’importanza della definizione dei loci
ipotizzando un loro utilizzo nella manipolazione
genica
c. Spiegare quali effetti potrebbe generare il crossing
over se i geni non fossero posti sui cromosomi in
modo ordinato e lineare
d. Ipotizzare i risultati di un incrocio in cui due
caratteri ereditari siano posti sullo stesso cromosoma
CAPITOLO 13: Le basi chimiche dell’ereditarietà
Paragrafi
Conoscenze
Competenze
13.1
Sulle tracce
del DNA
1. Ipotesi di un materiale genetico
di natura proteica
2. Componenti dei nucleotidi
3. Esperimento di Hershey e Chase
4. Principali ipotesi sulla struttura e
sulle funzioni del DNA
a. Ripercorrere le tappe che hanno portato a
individuare nel DNA la sede dell’informazione
ereditaria
b. Descrivere l’esperimento di Hershey e Chase
c. Interpretare i risultati delle ricerche condotte da
Mirsky e da Chargaff sul DNA
13.2
Il modello
di Watson e Crick
1. Differenze tra purine e
pirimidine
2. Dati e osservazioni di partenza
utilizzati per la costruzione della
molecola di DNA
3. Modello di Watson e Crick
a. Elencare quali dati sulla struttura del DNA erano già
noti verso la metà del XX secolo
b. Spiegare in che modo i risultati delle ricerche
innovative sul DNA contribuirono alla scoperta della
sua struttura
c. Descrivere in linea generale il modello di DNA
proposto da Watson e Crick
13.3
La duplicazione
del DNA
1. Processo di duplicazione del
DNA
2. Meccanismi di autocorrezione
a. Illustrare il meccanismo mediante cui un filamento
di DNA può formare una copia complementare di se
stesso
della lettura delle sequenze di
DNA
3. Processo di reazione a catena
della polimerasi
b. Evidenziare in che cosa la duplicazione del DNA di
una cellula eucariote differisce da quella di una
cellula procariote
c. Descrivere l’azione degli enzimi coinvolti nel
processo di proofreading
d. Spiegare in che modo sia possibile in laboratorio
sintetizzare velocemente copie multiple di una
catena nucleotidica
CAPITOLO 14: Codice genetico e sintesi proteica
Paragrafi
Conoscenze
Competenze
14.1
Geni e proteine
1. Relazione tra geni e proteine
2. Conclusioni dell’esperimento
di Beadle e Tatum
3. Tecnica dell’elettroforesi
4. Esperimento di Pauling:
relazione tra emoglobine
difettose e anemia falciforme
a. Mettere in relazione i risultati degli esperimenti di
Beadle e Tatum con l’assioma «un gene –un
enzima»
b. Spiegare su quali principi si basa l’elettroforesi
c. Descrivere l’esperimento condotto da L. Pauling
sull’emoglobina delle persone affette da anemia
falciforme
14.2
Dal DNA
alla proteina:
ruolo dell’RNA
1. Confronto tra i nucleotidi di
DNA
e di RNA
2. Ruolo dell’RNA nelle cellule
3. RNA messaggero
4. Processo di trascrizione del
DNA
a. Evidenziare le differenze tra la struttura dell’RNA e
quella del DNA
b. Spiegare quali osservazioni hanno portato a
determinare la funzione dell’RNA nelle cellule
c. Spiegare in che cosa consiste il processo di
trascrizione mettendo in evidenza la funzione
dell’RNA messaggero
14.3
Il codice genetico
1. Concetto di codice genetico
2. Relazione tra codoni e
amminoacidi, e determinazione
del numero minimo di triplette
3. Esperimento di Nirenberg e
Matthaei
4. Precisione e universalità del
codice genetico
a. Spiegare che cosa si intende per codice genetico
b. Spiegare perché un codone è formato da tre
nucleotidi
c. Descrivere l’esperimento condotto da Nirenberg e
Matthaei
d. Utilizzare la tabella del codice genetico per mettere
in correlazione i codoni dell’mRNA con i rispettivi
amminoacidi
e. Spiegare in che cosa consiste l’universalità del
codice genetico
14.4
La sintesi
proteica
1. Struttura dei ribosomi
2. Funzione dell’RNA di trasporto
3. Localizzazione e ruolo degli
anticodoni
4. Traduzione: le tre fasi del
meccanismo di sintesi proteica
a. Descrivere la funzione dei ribosomi e dell’RNA di
trasporto
b. Mettere in evidenza la particolare struttura del
tRNA
c. Illustrare dettagliatamente le varie fasi del processo
di traduzione che avviene a livello dei ribosomi
14.5
Mutazioni
puntiformi e loro
conseguenze
1. Cause genetiche dell’anemia
falciforme
2. Mutazioni puntiformi
3. Mutazioni spontanee o provocate
da agenti esterni
4. Cause e conseguenze di uno
spostamento del sistema di
lettura
a. Spiegare perché uno scambio di basi azotate può
essere così importante da causare gravi malattie
b. Definire il termine mutazione e spiegare che cosa si
intende per puntiforme
c. Distinguere tra mutazione di senso, non senso e
silente
d. Illustrare le conseguenze della delezione o
dell’aggiunta di una base azotata in un gene
CAPITOLO 15: Regolazione dell’espressione genica
Paragrafi
Conoscenze
Competenze
15.1
Regolazione
genica
nei procarioti
1. Geni strutturali e regolatori
del cromosoma procariote
2. Trascrizione nei batteri
3. Regolazione della trascrizione
nei procarioti: l’operone
a. Individuare le parti strutturali più importanti di un
cromosoma batterico
b. Descrivere le fasi della trascrizione nei procarioti
c. Spiegare la struttura e il meccanismo di azione di un
operone
d. Distinguere tra la funzione di un induttore e di un
corepressore
15.2
Il DNA
del cromosoma
eucariote
1. Tipi di sequenze presenti nel
DNA eucariote
2. Importanza del DNA
microsatellite
3. Sequenze ripetitive e DNA a
copia unica
4. Famiglie geniche
5. Introni ed esoni
a. Prendere in considerazione la quantità di DNA
presente nelle cellule di varie specie
b. Distinguere tra sequenze codificanti e intergeniche
c. Mettere in relazione il DNA microsatellite con il
DNA profiling
d. Spiegare l’origine di una famiglia genica
e. Evidenziare l’importanza vitale dell’attività di
appena l’1% del DNA totale della cellula
f. Distinguere tra introni ed esoni
15.3
Regolazione
genica
1. Regolazione dell’espressione
dei geni eucarioti
2. Esperimento di J.B. Gurdon
a. Spiegare il significato del termine «espressione
genica»
b. Individuare le analogie geniche presenti tra cellule
negli eucarioti
3.
4.
5.
6.
15.4
Elaborazione
dell’mRNA
nelle cellule
eucariote
1. Elaborazione delle molecole
di mRNA durante la trascrizione
(splicing)
2. Meccanismo e conseguenze
dello splicing alternativo
3. Controllo dell’espressione
genica
a livello di traduzione
Eucromatina ed eterocromatina
Corpi di Barr
Puff cromosomici
Controllo dell’espressione
genica mediante fattori di
trascrizione
che discendono da una medesima cellula madre
c. Spiegare l’importanza dell’esperimento di J.B.
Gurdon
d. Mettere in relazione il grado di condensazione di un
cromosoma con la sua capacità di esprimersi
e. Spiegare la comparsa dei puff cromosomici e la
presenza dei corpi di Barr nei nuclei delle cellule
eucariote
f. Descrivere la funzione dei fattori di trascrizione
mettendoli a confronto con gli induttori procarioti
g. Sottolineare le differenze tra l’azione di enhancer e
silencer
a. Spiegare i meccanismi con cui avviene la
maturazione dell’mRNA attraverso operazioni di
taglio e ricucitura degli esoni
b. Descrivere uno spliceosoma e la sua funzione
c. Spiegare in che cosa consiste lo splicing alternativo
d. Descrivere i meccanismi di controllo di espressione
genica nel momento della traduzione
CAPITOLO 6: Scambi energetici nelle cellule
Paragrafi
Conoscenze
Competenze
6.1
Energia
e organismi
viventi
1. Energia nell’Universo
2. Sistemi aperti e chiusi
3. Flusso dell’energia nei viventi
a. Mettere a confronto le caratteristiche di un sistema
aperto con uno chiuso
b. Evidenziare il ruolo degli organismi fotosintetici
all’interno di un sistema aperto quale il nostro
pianeta
6.3
Le reazioni di
ossido-riduzione
1. Concetto di ossidazione
e di riduzione
2. Trasferimento di elettroni nei
processi di ossido-riduzione
3. Reazioni esoergoniche
ed endoergoniche
a. Interpretare il trasferimento di elettroni in una
reazione di ossido-riduzione dal punto di vista
energetico
b. Spiegare perché la riduzione dell’anidride carbonica
determini la formazione di una molecola ricca di
energia
c. Spiegare perché la reazione generale della
respirazione aerobica è una reazione di ossidoriduzione
6.4
Gli enzimi
1. Concetto di energia di
attivazione
2. Proprietà dei catalizzatori
3. Caratteristiche strutturali
degli enzimi
4. Ruolo dei cofattori
5. Vantaggi delle sequenze
biochimiche
a. Illustrare le caratteristiche degli enzimi distinguendo
tra i termini enzima e catalizzatore
b. Spiegare perché l’energia di attivazione si abbassa
in presenza di un enzima
c. Illustrare con un disegno l’importanza della
complementarietà tra sito attivo e substrato
d. Spiegare in che modo alcuni fattori ambientali,
come il calore o il pH, possano influire sul corretto
funzionamento degli enzimi
e. Mettere in evidenza l’importanza dei vari cofattori
organici e inorganici
f. Descrivere il meccanismo con cui avviene una
sequenza biochimica sottolineando i vantaggi di
questo processo
6.5
La valuta
energetica
della cellula: l’ATP
1. Funzione dell’ATP nelle cellule
2. Le reazioni accoppiate
a. Descrivere in che modo la molecola di ATP può
cedere energia
b. Mettere in relazione la cessione di energia da parte
dell’ATP con la possibilità per la cellula di
compiere reazioni endoergoniche
c. Illustrare le tappe di una reazione di fosforilazione
CAPITOLO 7: Glicolisi e respirazione cellulare
Paragrafi
Conoscenze
Competenze
7.1
L’ossidazione
del glucosio:
1. Reagenti e prodotti della
reazione di respirazione cellulare
2. Guadagno energetico nelle
a. Scrivere l’equazione generale dell’ossidazione del
glucosio
b. Mettere a confronto il guadagno energetico derivante
un’introduzione
reazioni in presenza e in assenza
di ossigeno
3. Trasportatori di energia NADH
e FADH2
dall’ossidazione completa del glucosio e dalla
fermentazione
c. Descrivere in che modo si riducono il NAD+ e il
FAD
7.2
La glicolisi
1. Composti iniziale e finale del
processo di glicolisi
2. Tappe della glicolisi e ricavo
energetico finale
3. Fase endoergonica e fase
esoergonica
4. Equazione complessiva della
glicolisi
a. Evidenziare la centralità dei processi glicolitici nei
processi metabolici di tutti gli organismi viventi
b. Riassumere il processo di glicolisi mettendo in
rilievo le reazioni e i composti più importanti
c. Calcolare il guadagno energetico da parte della
cellula
d. Indicare quali delle nove tappe della glicolisi sono
da considerarsi endoergoniche e quali esoergoniche
7.3
La respirazione
cellulare
1. Struttura dei mitocondri
2. Formazione dell’acetil-CoA
3. Composti iniziali e finali del
ciclo di Krebs
4. Le molecole coinvolte nel
trasporto finale di elettroni
5. Meccanismo della fosforilazione
ossidativa
6. Struttura e funzione dell’ATPsintetasi
7. Accoppiamento chemiosmotico
a. Spiegare quali caratteristiche strutturali dei
mitocondri sono alla base delle loro peculiarità
funzionali
b. Descrivere in che modo avviene la formazione
dell’acetil-CoA
c. Analizzare le tappe fondamentali del ciclo di Krebs
evidenziando quelle esoergoniche
d. Riassumere in che modo gli elettroni ad alta energia
del NADH scendono di livello energetico lungo la
catena di trasporto
e. Spiegare il ruolo fondamentale dell’ossigeno al
termine del trasporto finale di elettroni
f. Descrivere i meccanismi che regolano i processi
chemiosmotici
7.4
Bilancio
energetico
totale
1. Bilancio energetico della
respirazione aerobica in termini
di ATP
2. Kilocalorie contenute in una
mole di glucosio e rendimento
cellulare
a. Riassumere i passaggi del processo di respirazione
cellulare in cui la cellula perde o ricava energia
b. Calcolare il guadagno energetico complessivo che si
ottiene al termine dalla demolizione completa di una
mole di glucosio
CHIMICA
TESTO : BAGATTI-CHIMICA
Capitolo 10
Acidi e basi
1.
2.
3.
4.
5.
Acidi e basi in soluzione
acquosa
Reazioni con trasferimento di
protoni
L’equilibrio di autoionizzazione
dell’acqua: la scala del pH
La forza degli acidi e delle basi
Equilibri acido-base: idrolisi e
sistemi tampone
Definire acidi e basi secondo le teorie di
Arrhenius e di Bronsted e Lowry.
Calcolare il volume di soluzione necessario
per neutralizzare una data soluzione.
Spiegare l’equilibrio di autoionizzazione
dell’acqua.
Stabilire se una soluzione è neutra, acida o
basica in base a valori di pH.
Valutare la forza di un acido o di una base
conoscendo i valori di Ka e di Kb.
Calcolare il pH di soluzioni di acidi e di
basi, forti e deboli, a partire da dati di
concentrazione.
Calcolare il pH di soluzioni di sali che
danno idrolisi, distinguendo tra idrolisi
acida e idrolisi basica.
Spiegare che cosa è un sistema tampone e
saperne calcolare il pH.
SCIENZE DELLA TERRA
TESTO: LUPIA PALMIERI- IL GLOBO TERRESTRE
CONTENUTI
COMPETENZA
TRAGUARDI FORMATIVI
CAPITOLO 6
La crosta terrestre: minerali e
rocce
1 I costituenti della crosta
terrestre
2 La «chimica» della crosta
terrestre
3 I minerali
4 Le rocce
Rocce magmatiche o
5
ignee
6 L’origine dei magmi
7 Rocce sedimentarie
8 Rocce metamorfiche
9 Il ciclo litogenetico
Applicare le conoscenze acquisite
a situazioni di vita reale.
Riconoscere le proprietà delle rocce.
Essere in grado di collegare le
caratteristiche di una roccia al suo
utilizzo.
CAPITOLO 7
La giacitura e le deformazioni
delle rocce
1 La Stratigrafia e la Tettonica
nello studio delle Scienze della
Terra
2 Elementi di Stratigrafia
3 Elementi di Tettonica
4 Il ciclo geologico
Saper effettuare connessioni
logiche e stabilire relazioni.
CAPITOLO 8
Classificare, formulare ipotesi,
trarre conclusioni.
I fenomeni vulcanici
1 Il vulcanismo
2 Edifici vulcanici, eruzioni e
prodotti dell’attività vucanica
3 Vulcanismo effusivo ed
esplosivo
4 I vulcani e l’uomo
CAPITOLO 9
I fenomeni sismici
1 Lo studio dei terremoti
2 Propagazione e registrazione
delle onde sismiche
3 La «forza» di un terremoto
4 Gli effetti del terremoto
5 I terremoti e l’interno della
Terra
6 La distribuzione geografica dei
terremoti
7 La difesa dai terremoti
Classificare il tipo di roccia.
Saper applicare i principi di
orizzontalità e di sovrapposizione
stratigrafica.
Essere in grado di effettuare
correlazioni litostratigrafiche.
Saper classificare il tipo di attività
vulcanica.
Riconoscere il legame fra tipo di
magma e tipo di attività vulcanica.
Ipotizzare la successione di eventi che
determina un’eruzione vulcanica.
Risolvere problemi.
Saper leggere un sismogramma.
Saper usare il grafico delle dromocrone.
Risalire alla localizzazione
dell’epicentro di un terremoto.