PROGRAMMA DI SCIENZE NATURALI
Liceo Scientifico "Talete" - A.s. 2015/16
Classe:
Disciplina:
Ore settimanali:
Libri di testo:
Ore di lezione svolte:
Docente:
3L - Liceo Scientifico
Scienze Naturali
3
Biologia: Invito alla Biologia.blu - H. Curtis, et. al. (Ed. Zanichelli)
Chimica: Chimica, concetti e modelli.blu - G. Valitutti, et al. (Ed. Zanichelli)
88 ore
Priore Giovanni
BIOLOGIA
Modulo 1 - Introduzione allo studio delle Scienze Biologiche (1 ora)
I diversi livelli di organizzazione dei sistemi viventi
Le diverse discipline che afferiscono alle Scienze Biologiche
Il metodo sperimentale nello studio delle Scienze Biologiche
Modulo 2 - Le basi chimiche dell'ereditarietà (4 ore)
La scoperta del DNA come molecola contente le informazioni genetiche: l' esperimento di Hershey e Chase
La composizione chimica del DNA e la sua struttura secondo il modello di Watson e Crick
Il meccanismo di duplicazione semiconservativo del DNA: enzimi coinvolti e frammenti di Okazaki
I telomeri e l'azione della telomerasi
La correzione degli errori durante la duplicazione del DNA: il proofreading, la riparazione dei disappaiamenti, la
riparazione per escissione
La duplicazione del DNA in laboratorio: la reazione a catena della polimerasi ((PCR)
Il cromosoma della cellula procariote
Il cromosoma della cellula eucariote: eterocromatina ed eucromatina, nucleosomi ed istoni
Le caratteristiche del DNA del cromosoma eucariote: le sequenze ripetitive e il DNA a copia unica
Modulo 3 - Il codice genetico e la sintesi delle proteine (6 ore)
La relazione tra geni e proteine e l'esperimento di Beadle e Tatum
L'evoluzione del concetto di gene e significato del l'espressione "un gene-una catena polipeptidica"
Il flusso delle informazioni genetiche, il dogma centrale della biologia e l'eccezione costituita dai retrovirus
La struttura e il ruolo dell'mRNA: il meccanismo di trascrizione del DNA nella cellula procariote ed eucariote
L'elaborazione dell'mRNA nella cellula eucariote: introni ed esoni, capping, coda poli-A e splicing
Il meccanismo dello splicing alternativo e suo significato
Il codice genetico, la sua decifrazione tramite l'esperimento di Nirenberg e Matthaei e le sue caratteristiche
La traduzione dell'mRNA e la sintesi delle proteine: la struttura ed il ruolo del tRNA e dei ribosomi.
Le diverse fasi del processo della traduzione dell'mRNA
La sintesi proteica nella cellula procariote e in quella eucariote a confronto
Le diverse tipologie di mutazioni: geniche, cromosomiche e genomiche
Le mutazioni geniche per sostituzione: mutazioni di senso, non senso e silenti.
Le mutazioni geniche per delezione ed inserzione e lo spostamento del sistema di lettura.
Modulo 4 - La genetica di virus e batteri (4 ore)
La struttura e le caratteristiche delle cellule batteriche; la divisione dei batteri per scissione binaria.
Il materiale genetico extracromosomico dei batteri: le diverse tipologie di plasmidi.
I meccanismi batterici per il trasferimento dei geni
La coniugazione batterica: plasmidi F, cellule F +, F- ed Hfr
La trasformazione, i fattori di competenza e i plasmidi R
I virus: struttura, genoma, classificazione e fasi del ciclo vitale
Il ciclo riproduttivo dei virus: il ciclo litico e il ciclo lisogeno
La trasduzione generalizzata e la trasduzione specializzata dei virus.
L'infezione virale di cellule eucariote da parte di virus a DNA e retrovirus a RNA.
La struttura e le caratteristiche del virus HIV e il suo meccanismo d'infezione.
Gli elementi genetici mobili o trasposoni nei procarioti (semplici e complessi) e negli eucarioti (retrotrasposoni)
1
Modulo 5 - La genetica classica (7 ore)
Il lavoro sperimentale di Mendel e il suo approccio metodologico
La 1a legge di Mendel o legge della dominanza: genotipo e fenotipo, allele dominante e recessivo
La 2a legge di Mendel o legge della segregazione: quadrato di Punnet, omozigosi ed eterozigosi, testcross
LA 3a legge di Mendel o legge dell'assortimento indipendente
Le eccezioni alle leggi di Mendel: la comparsa delle mutazioni.
Le interazioni alleliche: la dominanza incompleta, la codominanza e gli alleli multipli
La determinazione del gruppo sanguigno nel sistema ABO
Le interazioni geniche: la comparsa di un nuovo fenotipo, l'epistasi, l'eredità poligenica, la pleiotropia e le
interazione tra geni ed ambiente
La teoria cromosomica dell'ereditarietà di Sutton
La determinazione cromosomica del sesso: autosomi e cromosomi sessuali
Gli esperimenti di Morgan e i caratteri legati al sesso nella Drosophila melanogaster
Le malattie genetiche legate ai cromosomi sessuali
Modulo 6 - La biologia dell'evoluzione e le teorie evolutive (4 ore)
Le teorie del catastrofismo, del fissismo e del creazionismo
Il passaggio dal catastrofismo all'attualismo e dal creazionismo all'evoluzionismo
Le prime teorie evolutive di Buffon e Lamarck
La nascita e lo sviluppo della teoria di Darwin: le osservazioni compiute durante il viaggio sul Beagle
La teoria evolutiva di Darwin: il ruolo della variabilità genetica e dell'ambiente
I fattori abiotici e biotici dell'ambiente, la selezione naturale e la fitness riproduttiva
La nuova sintesi della teoria dell'evoluzione alla luce delle nuove conoscenze genetiche
Le diverse prove a favore della teoria evolutiva: la selezione artificiale, il melanismo industriale, la resistenza
batterica agli antibiotici, le prove biogeografiche, le prove paleontologiche, gli organi vestigiali, le prove di
anatomia comparata, embriologia comparata e biochimica comparata
L'influenza della teoria dell'evoluzione sulla cultura moderna
CHIMICA
Modulo 7 - Le proprietà della materia: le grandezze fisiche e le relative misure (4 ore)
La Chimica e le sue diverse specializzazioni
Le proprietà fisiche e chimiche della materia e le trasformazioni fisiche e chimiche
Il S.I. delle unità di misura, grandezze fondamentali e derivate, intensive ed estensive
Le principali grandezze fisiche e le relative unità di misura: lunghezza, tempo, volume, massa, peso, pressione,
densità assoluta e relativa, peso specifico
L'energia, le sue diverse forme e le relative unità di misura
L'energia termica o calore e il calore specifico
La temperatura e le diverse scale termometriche.
L'uso della notazione esponenziale.
Modulo 8 - La classificazione della materia (3 ore)
I concetti di materia, sostanza, sostanza pura, miscuglio.
Le sostanze pure: gli elementi (atomici e molecolari)e i composti (molecolari e ionici)
La classificazione degli elementi in metalli, non metalli e semimetalli.
I simboli chimici e le formule chimiche (formule brute, di struttura e razionali).
I miscugli omogenei: soluzioni, leghe e miscugli aeriformi
I miscugli eterogenei: schiume, nebbie, fumi, emulsioni; i colloidi e l'effetto Tyndall
I principali metodi di separazione dei componenti di un miscuglio: filtrazione, stratificazione in imbuto
separatore, decantazione, centrifugazione, estrazione con solvente, cromatografia, distillazione.
Modulo 9 - Gli stati di aggregazione della materia e i passaggi di stato (2 ore)
Le caratteristiche degli stati di aggregazione della materia.
I passaggi di stato e le loro caratteristiche
L'interpretazione dei passaggi di stato sulla base della teoria cinetica della materia
La curva di riscaldamento e di raffreddamento di una sostanza pura e di un miscuglio
Il ruolo della pressione nei passaggi di stato: la tensione di vapore
Modulo 10 - La quantità di sostanza: la mole (2 ore)
La massa atomica relativa e assoluta degli atomi: l’unità di massa atomica
La massa molecolare e il relativo calcolo
Il concetto di mole e la massa molare
Il calcolo con le moli e il numero di Avogadro
2
Modulo 11 - Le leggi ponderali che regolano le reazioni chimiche (3 ore)
La legge di Lavoisier o legge della conservazione della massa
La legge di Proust o legge delle proporzioni definite e costanti
La legge di Dalton o legge delle proporzioni multiple
La teoria atomica di Dalton
Il bilanciamento delle equazioni chimiche
Modulo 12 - La struttura dell'atomo e i diversi modelli atomici (5 ore)
La scoperta delle proprietà elettriche della materia.
Gli esperimenti con i tubi di Crookes e la scoperta delle subparticelle atomiche
I primi modelli atomici di Thomson e Rutherford
Le particelle fondamentali dell'atomo: il numero atomico, il numero di massa e gli isotopi
La doppia natura della luce. La natura ondulatoria della luce e lo spettro elettromagnetico
Gli studi sugli spettri atomici e il modello atomico di Bohr
Il principio di indeterminazione di Heisenberg e l'equazione d'onda
La teoria atomica moderna: gli orbitali atomici ed i numeri quantici
Il principio d'esclusione di Pauli e la regola di Hund
Il riempimento degli orbitali secondo energia crescente: il principio di Aufbau
La configurazione elettronica degli elementi chimici
Modulo 13 - Il sistema periodico degli elementi (2 ore)
Il sistema periodico di Mendeleev e la legge della periodicità.
La struttura della moderna tavola periodica degli elementi: gruppi e periodi.
La classificazione degli elementi in metalli, non metalli e semimetalli.
La corrispondenza tra sistema periodico e configurazione elettronica degli elementi.
Gli elettroni di configurazione elettronica esterna e la notazione di Lewis.
Le proprietà periodiche degli elementi:il raggio atomico, l’energia di ionizzazione, l’affinità elettronica,
l’elettronegatività
Roma, 27/05/2016
Gli studenti
Il docente
Prof. Giovanni Priore
3
