programma di scienze naturali - Liceo Scientifico Guido Castelnuovo

PROGRAMMA DI SCIENZE NATURALI
Liceo Scientifico G. Castelnuovo
Classe V sez. F a. s. 2014/2015
Prof.ssa Mazzi Stefania
BIOCHIMICA
• BIOMOLECOLE
Costituenti chimici della materia vivente. Elementi dei viventi. Molecole biologiche. Metabolismo e
sue funzioni. Vie metaboliche, cataboliche e anaboliche. Mappe metaboliche. Metabolismo
intermedio e metabolismo terminale. Vie anfiboliche. ATP: struttura e ruolo nelle cellule.
Accoppiamento energetico: ciclo dell'ATP e fosforilazione del substrato. Regolazione delle vie
metaboliche. Meccanismo a feedback negativo.
Carboidrati: formula generale, funzioni nell'organismo, classificazione. Monosaccaridi: gruppo
funzionale caratteristico, aldozuccheri e chetozuccheri. Triosi, pentosi e esosi. Carbonio
asimmetrico e isomeri ottici. Rappresentazione secondo la proiezione di Fischer. Configurazione D
e L. Monosaccaridi di importanza biologica: gliceraldeide, ribosio, desossiribosio, glucosio e
fruttosio. Reazione di addizione nucleofila e formazione di un emiacetale ciclico. Anomeri alfa e
beta. Mutarotazione. Zuccheri riducenti e reattivo di Fehling. Disaccaridi: saccarosio, lattosio,
amilosio, cellobiosio. Oligosaccaridi. Polisaccaridi: amido, glicogeno, cellulosa. Eteropolisaccaridi:
acido ialuronico e chitina.
Lipidi: caratteristiche generali, funzioni nell'organismo, lipidi semplici e complessi. Trigliceridi saturi
e insaturi. Acidi grassi essenziali. Fosfolipidi e doppio strato fosfolipidico delle membrane
biologiche. Cere. Steroidi: colesterolo.
Proteine: polimeri di amminoacidi, funzioni nell'organismo. Amminoacidi: formula generale,
chiralità, caratteristiche dei gruppi R, ione dipolare, punto isoelettrico. Amminoacidi essenziali.
Funzioni degli amminoacidi nell'organismo. Legame peptidico. Ponte disolfuro. Proteine animali e
vegetali. Livelli di struttura delle proteine. Denaturazione.
Catalisi enzimatica: energia di attivazione, complesso enzima-substrato, variazione della velocità
di una reazione enzimatica al variare della concentrazione del substrato e della concentrazione
dell'enzima. Influenza della temperatura e del pH. Inibizione competitiva e non competitiva. Enzimi
allosterici e regolazione delle vie metaboliche.
Acidi nucleici: DNA, RNA e loro funzioni nell'organismo. Nucleotidi. Catene polinucleotidiche e
legame fosfodiesterico. Struttura del DNA, modello a doppia elica. Duplicazione semiconservativa.
Istoni, nucleosomi, cromatina e cromosomi. Dogma centrale della biologia molecolare e flusso
dell'informazione genetica. Trascizione. Codice genetico e traduzione. Sintesi proteica.
Micronutrienti: vitamine e sali minerali. Vitamine liposolubili e idrosolubili. Macroelementi e
oligoelementi
• METABOLISMO
Metabolismo dei carboidrati. Glicogenolisi, glicogenosintesi e gluconeogenesi. Via dei pentosofosfati. Metabolismo anaerobio e aerobio del glucosio. Glicolisi, fermentazione lattica e alcolica.
Respirazione cellulare: ciclo di Krebs, catena di trasporto degli elettroni e fosforilazione ossidativa.
Accoppiamento chemiosmotico.
Metabolismo dei lipidi. Lipolisi e lipoproteine. Beta ossidazione degli acidi grassi, corpi chetonici.
Lipogenesi. Metabolismo del colesterolo.
Differenze metaboliche tra vari tipi di cellule: globulo rosso, neurone, cellula muscolare, adipocita,
epatocita.
Regolazione della glicemia
Metabolismo delle proteine. Scorie azotate. Organismi ammoniotelici, uricotelici, ureotelici.
Metabolismo degli amminoacidi: transaminazione e deaminazione ossidativa. Ciclo dell'urea.
Metabolismo degli acidi nucleici e delle basi azotate. Gotta e sindrome di Lesch Nyhan.
Fotosintesi clorofilliana: organismi autotrofi ed eterotrofi, cloroplasto e clorofilla. Equazione
chimica. Fasi della fotosintesi clorofilliana. Fotosistemi. Fase luminosa: potere riducente e
fotofosforilazione. Fase al buio: ciclo di Calvin.
Ecosistema. Ruoli dei viventi. Cicli biogeochimici: organicazione e mineralizzazione. Ciclo del
carbonio e ciclo dell'azoto.
BIOTECNOLOGIE
Biotecnologia e ingegneria genetica. Dalle biotecnologie classiche a quelle moderne. DNA
ricombinante ed enzimi di restrizione. Frammenti di restrizione e loro separazione mediante
elettroforesi su gel. Identificazione di un gene mediante sonde radioattive. PCR. Clonazione genica
mediante vettori plasmidici e virali. Libreria genomica. Sequenziamento del DNA con il metodo di
Sanger. Mappe cromosomiche: mappe geniche e fisiche. Progetto Genoma Umano.
Caratterizzazione dei geni: lo studio di funzione. KO genico, oligonucleotidi antisenso e iRNA.
Dal genoma all'epigenoma: epigenetica ed epimutazioni.
OGM e loro impieghi nel mondo dei procarioti, delle piante e degli animali. Clonazione di un
organismo
Postgenomica: trascrittoma e studio dell'espressione genica. Microarray di DNA ed esposizione
differenziale.
Applicazioni delle biotecnologie.
Biotecnologie rosse: diagnostica e trattamenti terapeutici. Diagnosi dell'anemia falciforme,
produzione di proteine utili da batteri ricombinanti, antibiotici, terapia genica.
Biotecnologie verdi: piante geneticamente modificate, mais Bt e golden rice
Biotecnologie bianche: biotecnologie industriali, sviluppo sostenibile e chimica verde.
Biocombustibili di prima, seconda e terza generazione. Bioetanolo, biogas e biodisel. Biopolimeri:
biodegradabilità e compostabilità. Bioplastiche: Mater-Bi, PLA, PHA.
SCIENZE DELLA TERRA
• L'INTERNO DELLA TERRA
Calore interno della Terra, flusso di calore, origine del calore interno della Terra, correnti convettive
nel mantello. Campo magnetico terrestre: intensità, declinazione magnetica e inclinazione
magnetica. Isostasia.
• DINAMICA DELLA LITOSFERA
Teorie fissiste. Teoria della deriva dei continenti e prove a favore. Morfologia dei fondali oceanici:
dorsali oceaniche e fosse oceaniche. Studi sul paleomagnetismo delle rocce, inversioni di polarità
e anomalie magnetiche. Espansione dei fondali oceanici. Struttura delle dorsali oceaniche: rift
valley e faglie trasformi. Età delle rocce del fondale.
• TETTONICA DELLE PLACCHE E OROGENESI
Teoria della tettonica delle placche. Fenomeni sismici e tettonica a placche. Margini di placca.
Caratteristiche generali delle placche: composizione e morfologia, dinamica. Margini continentali.
Formazione degli oceani. Sistemi arco-fossa. Punti caldi, l'esempio delle Isole Hawai. Il
meccanismo che muove le placche. Orogenesi: collisione crosta oceanica-crosta continentale,
collisione crosta continentale-crosta continentale, accrescimento crostale.
• L'ATMOSFERA
Importanza dell'atmosfera. Composizione e caratteristiche fisiche dell'atmosfera. Suddivisione.
Bilancio termico ed effetto serra. Protocollo di Kyoto. Riequilibrio termico del pianeta Terra.
Temperatura atmosferica, carta delle isoterme, inversione termica. Fattori da cui dipende la
temperatura dell'aria. Pressione atmosferica e moti convettivi. Cella convettiva. Aree cicloniche e
anticicloniche. Circolazione dell'aria, i venti. Classificazione dei venti. Brezze, monsoni, alisei e
venti occidentali. L'inquinamento atmosferico: contaminanti nell'aria, piogge acide, inquinamento
radioattivo e buco nell'ozono.
Schede e letture di approfondimento:
“AGE: Acidi grassi essenziali”, “Il protocollo di Kyoto” Le Scienze: ”Ridimensionato il numero dei
geni umani” (sett. 2014). “Cellule staminali”. Letture tratte da "OGM tra leggende e realtà" D.
Bressanini. “OGM: ma quale fragola-pesce?!” Le Scienze "Nuove forbici molecolari per l'editing
genico" (aprile 2015)
Firenze, 15 maggio 2015
L’insegnante
Stefania Mazzi
Rappresentanti degli studenti