SCHEDA ATTIVITA DIDATTICA SVOLTA A. S. 2016/17

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1 Nome e cognome del docente: ELENA COSI Disciplina insegnata: SCIENZE NATURALI Libro/i di testo in uso: SADAVA D. HILLIS D. ET AL. LA NUOVA BIOLOGIA. BLU. L'AMBIENTE, LE CELLULE E I VIVENTI S ZANICHELLI TOTTOLA ALLEGREZZA RIGHETTI CHIMICA PER NOI LINEA BLU SECONDA EDIZIONE VOLUME AB A. MONDADORI SCUOLA Classe e Sez. 2H Indirizzo di studio Scienze Applicate Competenze specifiche sviluppate (verifica del punto 4. del Piano di Lavoro Annuale) N. studenti 25 Esposizione scritta e argomentazione orale con organizzazione logica e precisione di termini specifici. Capacità di collegamento razionale tra le diverse conoscenze scientifiche. Attività collaborativa tra gli studenti durante la risoluzione di problemi in classe e cooperazione durante le prove pratiche in laboratorio. Conoscenze e abilità generali e minime (verifica del punto 5. del Piano di Lavoro Annuale) PER LE CONOSCENZE E ABILITA MINIME si fa riferimento al documento elaborato dal Dipartimento di Scienze CHIMICA CONOSCENZE MINIME ABILITÀ MINIME Le trasformazioni chimiche della materia Le trasformazioni chimiche della materia I reagenti e i prodotti di una reazione chimica La legge di conservazione della massa La legge delle proporzioni definite e costanti La teoria atomica di Dalton La legge delle proporzioni multiple di Dalton Definire le reazioni chimiche come trasformazioni della materia Distinguere le trasformazioni chimiche della materia dalle trasformazioni fisiche Identificare i reagenti e i prodotti di una reazione chimica Conoscere la legge di Lavoisier Applicare la legge di Lavoisier a semplici reazioni chimiche Conoscere la legge di Proust e ricavare il rapporto di combinazione dei composti Enunciare i punti della teoria atomica di Dalton Applicare la legge di Dalton ai calcoli sui

2 rapporti di combinazione multipli La legge di Gay-Lussac, il Principio di Avogadro, Cannizzaro La massa atomica relativa L unità di massa atomica La massa atomica assoluta La massa molecolare Enunciare i concetti di atomo e molecola alla luce degli studi sui gas Definire la massa atomica relativa Definire l unità di massa atomica Trasformare la massa atomica relativa in massa assoluta Calcolare la massa molecolare Il modello particellare della materia: Atomi e molecole Le particelle subatomiche Numero atomico Z, numero di massa A Isotopi Ioni Distinguere tra atomi e molecole Descrivere le caratteristiche principali delle particelle subatomiche Calcolare il numero di neutroni di un atomo da A e da Z Definire gli isotopi Distinguere tra massa atomica e numero di massa Distinguere un atomo neutro da uno ione Il sistema periodico I simboli degli elementi La tavola periodica di Mendeleev Conoscere i simboli dei principali elementi chimici Descrivere la tavola periodica di Mendeleev Le equazioni chimiche Le reazioni chimiche Le formule degli elementi e dei composti Le regole del bilanciamento delle reazioni chimiche Distinguere i componenti di una reazione chimica Leggere le formule chimiche Applicare le regole del bilanciamento delle reazioni chimiche

3 La mole La mole come misura della quantità di materia La massa molare Il numero di Avogadro La formula e la composizione percentuale delle sostanze La formula minima e la formula molecolare Reagente limitante; Conoscere la definizione di mole Calcolare la massa molare dalla formula Calcolare le moli di sostanza in una data massa Definire il numero di Avogadro; Eseguire semplici calcoli stechiometrici con la mole Determinare la composizione percentuale dei composti; Determinare la formula minima e la formula molecolare Definire ed individuare il reagente limitante di una reazione; L acqua e le soluzioni acquose L acqua è una molecola polare Le proprietà fisiche dell acqua: la coesione, la tensione superficiale, la capillarità Sostanze idrofile e idrofobiche Le soluzioni acquose e la scala e la ph Descrivere la struttura della molecola d acqua Descrivere le proprietà fisiche e chimiche della molecola d acqua e metterle in relazione con il legame a idrogeno Distinguere una sostanza idrofila da una idrofobica Saper valutare l'acidità e la basicità di soluzioni acquose attraverso la scala del ph BIOLOGIA CONOSCENZE MINIME ABILITÀ MINIME LA BIOLOGIA, LO STUDIO DELLA VITA La diversità dei viventi. L organizzazione gerarchica della vita. Le caratteristiche comuni a tutti i viventi. Analizzare l ampia diversità dei viventi in natura. Descrivere l organizzazione strutturale gerarchica tipica dei viventi. Definire le caratteristiche comuni a tutti gli esseri viventi.

4 CLIMI E BIOMI Il clima: I fattori geografici e topografici che determinano i climi Definire il termine clima. Descrivere i fattori geografici e topografici che modellano i climi. I principali ecosistemi terrestri sono chiamati biomi I biomi. La distribuzione degli ecosistemi terrestri. La tundra. Le foreste di conifere. Le foreste delle zone temperate. Le praterie. Le savane. I deserti. Le foreste pluviali. Gli ecosistemi acquatici sono le acque dolci e i mari Le acque dolci. Gli ecosistemi marini costieri: estuari e spiagge. Gli ecosistemi di mare aperto: la zona eufotica, la zona pelagica, le pianure abissali. Organismo, specie, popolazione e comunità. Organismi produttori, consumatori e decompositori Il ciclo della materia e il flusso dell energia nell ecosistema. Definire il termine bioma. Leggere una carta planetaria degli ecosistemi terrestri. Illustrare le principali caratteristiche dei biomi terrestri, facendo riferimento al clima, alle associazioni di piante e animali adattati a vivere in esso. Illustrare le principali caratteristiche degli ecosistemi acquatici, facendo riferimento alle principali forme di vita che vi abitano. Classificare gli ecosistemi di mare aperto in base alla profondità. Individuare e definire all interno di un ecosistema la popolazione e la comunità. Descrivere la rete di interazioni che lega gli organismi produttori, consumatori e decompositori. Illustrare in linea generale il flusso di energia che scorre negli ecosistemi.

5 LE MOLECOLE BIOLOGICHE Le caratteristiche del carbonio. I gruppi funzionali. I composti organici saturi e insaturi Monomeri e polimeri Descrivere le caratteristiche dell atomo di carbonio. Riconoscere e descrivere i principali gruppi funzionali. Distinguere i composti saturi da quelli insaturi Definire i termini «monomero» e «polimero» I carboidrati semplici: monosaccaridi e disaccaridi. I carboidrati complessi: amido, glicogeno, cellulosa, chitina e peptidoglicano. Identificare nei carboidrati semplici le principali fonti di energia immediata. Distinguere gli zuccheri con funzione di riserva da quelli strutturali, collegando alle due tipologie i relativi polisaccaridi animali vegetali e batterici. I lipidi e la loro insolubilità in acqua. Le caratteristiche strutturali dei trigliceridi. Acidi grassi saturi e insaturi. Fosfolipidi, cere, steroli e steroidi. Spiegare perché i lipidi sono molecole idrofobiche Descrivere la formula di struttura di un trigliceride Distinguere un acido grasso saturo da uno insaturo, collegando queste caratteristiche strutturali ai grassi di consumo alimentare. Spiegare la differenza strutturale tra un trigliceride e un fosfolipide. Spiegare la funzione biologica delle cere, degli steroli e degli steroidi. Le funzioni biologiche delle proteine. Elencare le numerose funzioni

6 biologiche delle proteine. La struttura generale degli amminoacidi. Il legame peptidico. I quattro livelli di organizzazione delle proteine. I nucleotidi RNA, DNA e ATP. Descrivere la struttura generale degli amminoacidi Spiegare come si forma un legame peptidico; Descrivere i quattro livelli di organizzazione delle proteine distinguendo, nella struttura secondaria, l alfa-elica dal foglietto ripiegato. Descrivere la struttura di base di un nucleotide elencandone i componenti. ORIGINE DELLA VITA Dalla generazione spontanea alla ipotesi di Oparin e all esperimento di Miller Descrivere l iter storico-scientifico che porta alla negazione della generazione spontanea LA CELLULA La teoria cellulare. Le dimensioni delle cellule. Il microscopio ottico e il microscopio elettronico. La cellula procariotica. La cellula eucariotica, animale e vegetale. Enunciare la teoria cellulare. Spiegare perché le cellule hanno dimensioni limitate. Distinguere il microscopio ottico da quello elettronico. Descrivere la cellula procariotica. Distinguere la cellula eucariotica dalla cellula procariotica in base alle dimensioni e alla presenza della membrana nucleare. Descrivere la cellula eucariotica evidenziando la presenza di organuli cellulari. Evidenziare le differenze tra cellula animale e vegetale.

7 Il nucleo e il nucleolo. I ribosomi. Il reticolo endoplasmatico ruvido. Il reticolo endoplasmatico liscio. L apparato di Golgi. I lisosomi. Perossisomi e vacuoli. Descrivere la struttura e le funzioni del nucleo, e del nucleolo e dei ribosomi. Descrivere la struttura e la funzione dei reticoli endoplasmatici, distinguendo tra ruvido e liscio. Descrivere la struttura e la funzione dell apparato di Golgi. Descrivere le funzioni dei diversi organuli cellulari, con particolare riguardo a cloroplasti e mitocondri. I cloroplasti. I mitocondri. Il citoscheletro: struttura e funzioni. Ciglia, flagelli e centrioli. Le giunzioni cellulari delle cellule vegetali e animali Descrivere struttura e funzioni del citoscheletro Descrivere la struttura delle ciglia, dei flagelli e dei centrioli Descrivere i vari tipi di giunzioni che mettono in comunicazione le cellule di un tessuto L ATTIVITÀ DELLE CELLULE L energia chimica dell ATP. Il modello a mosaico fluido. La funzione delle proteine di membrana. La diffusione semplice. La diffusione facilitata. Identificare nell ATP la molecola ad alto contenuto energetico maggiormente usata dalla cellula per i trasferimenti di energia. Descrivere la struttura della membrana plasmatica, illustrando le principali funzioni delle proteine di membrana. Distinguere, anche dal punto di vista energetico, tra diffusione semplice, diffusione facilitata

8 L osmosi. Il trasporto attivo. Endocitosi ed esocitosi. Illustrare il fenomeno dell osmosi, mettendo in relazione osmosi e concentrazione dei soluti Descrivere il trasporto attivo Descrivere il fenomeno dell endocitosi distinguendolo dall esocitosi. LA DIVISIONE E LA RIPRODUZIONE DELLA CELLULA La divisione cellulare e la crescita degli organismi pluricellulari. La riproduzione asessuata. La riproduzione sessuata. La scissione binaria dei procarioti. Il ciclo cellulare: fasi G 1, S, G 2, mitosi e citodieresi. Cromatina e cromosomi. Cellule diploidi e cellule aploidi. Le fasi della mitosi. La citodieresi. Definizione di gamete e di zigote Cellule aploidi e diploidi Cromosomi omologhi Evidenziare l importanza della divisione cellulare nella crescita degli organismi. Riconoscere analogie e differenze tra i processi di riproduzione asessuata e sessuata. Descrivere le tappe della scissione binaria. Descrivere gli eventi che si verificano nelle fasi G 1, S e G 2 del ciclo cellulare. Distinguere la cromatina dai cromosomi. Descrivere il cromosoma eucariotico. Definire il corredo cromosomico diploide distinguendolo da quello aploide. Descrivere il processo mitotico distinguendo gli eventi salienti di ogni fase. Confrontare la citodieresi delle cellule animali con quella delle cellule vegetali. Dare una definizione di gamete, di zigote, di cromosomi omologhi, di corredo diploide e corredo aploide

9 Principali eventi della prima divisione meiotica Processo di crossing over Descrivere le fasi della meiosi, distinguendo tra gli eventi della prima e quelli della seconda divisione meiotica Seconda divisione e la conclusione del processo meiotico Mitosi e meiosi a confronto Ciclo vitale (meiosi e fecondazione) della specie umana. Confrontare mitosi e meiosi e identificarne il diverso scopo Conoscere il ruolo dei cromosomi sessuali nella determinazione del sesso. Il ruolo dei cromosomi sessuali nella determinazione del sesso. Il fenomeno della non-disgiunzione durante la meiosi. Riconoscere le fasi meiotiche in cui possono aver luogo i fenomeni di nondisgiunzione. I PRINCIPI DELL EVOLUZIONE Il viaggio di Charles Darwin. Le teorie evolutive prima di Darwin: Cuvier e il catastrofismo, Lamarck e l ereditarietà dei caratteri acquisiti. La selezione artificiale. Il principio della selezione naturale. Illustrare nelle linee generali le osservazioni di Darwin sulla fauna, sui fossili e sulla geologia incontrati durante il suo viaggio intorno al mondo. Mettere in relazione i ritrovamento di reperti fossili con le concezioni evoluzioniste. Riassumere la teoria di Cuvier. Illustrare la teoria evolutiva di Lamarck Spiegare come la selezione artificiale produca razze e anche specie diverse. Spiegare in che modo l ambiente seleziona gli individui più adatti all interno di una popolazione.

10 La paleontologia e lo studio dei fossili. Le somiglianze anatomiche tra le specie: omologie e analogie. Le prove embriologiche. Descrivere le prove a favore dell evoluzione fornite dalla paleontologia, dall anatomia comparata e dalla biogeografia. Distinguere tra strutture omologhe e strutture analoghe. I V I V E N T I E L A B I O D I V E R S I T A La struttura generale dei virus. La classificazione dei viventi: Le categorie sistematiche Linneo e la nomenclatura binomia La specie è la categoria sistematica fondamentale L evoluzione dei procarioti: i batteri e gli archei L evoluzione degli eucarioti: i protisti unicellulari e pluricellulari L evoluzione degli eucarioti: i funghi Le caratteristiche generali delle piante Le piante più antiche: i muschi e le felci Dal seme al fiore: le gimnosperme e le angiosperme Descrivere la struttura generale di un virus Saper confrontare le caratteristiche dei viventi. Fare qualche esempio di nomenclatura binomia distinguendo tra genere e specie Conoscere le categorie sistematiche e il loro ordinamento gerarchico. Identificare le caratteristiche comuni a tutti i procarioti Distinguere tra Archeobatteri e Eubatteri Evidenziare le differenze tra batteri fotoautotrofi, chemioautotrofi ed eterotrofi Comprendere l importanza del ruolo svolto dai batteri decompositori Descrivere le caratteristiche dei protisti Descrivere le caratteristiche generali dei funghi Illustrare le caratteristiche dei licheni evidenziandone il ruolo di indicatori biologici Descrivere le strutture fondamentali che costituiscono una pianta Descrivere le caratteristiche generali dei principali gruppi di piante. Descrivere le varie parti e la funzione del fiore, del frutto e del seme

11 I V I V E N T I E L A B I O D I V E R S I T A Le caratteristiche generali degli animali Identificare i caratteri distintivi degli animali, evidenziando che le caratteristiche che distinguono piante e animali dipendono dalle diverse modalità di nutrimento. Gli animali più semplici: le spugne e le meduse Gli animali a forma di verme: platelminti, nematodi e anellidi Distinguere tra organismo vertebrato e invertebrato Elencare i principali phyla di invertebrati I molluschi e gli echinodermi Gli artropodi sono caratterizzati da un esoscheletro segmentato I vertebrati appartengono al phylum dei cordati I pesci sono vertebrati adattati all ambiente acquatico Gli anfibi e i rettili si sono resi indipendenti dall acqua I vertebrati più recenti: gli uccelli e i mammiferi Identificare i caratteri distintivi dei cordati Elencare le classi di animali che fanno parte dei vertebrati Elencare e descrivere le caratteristiche comuni a tutti i mammiferi. Distinguere i monotremi, marsupiali e placentati in base alle modalità riproduttive. Elencare i principali ordini in cui sono suddivisi i mammiferi placentati. PER LE CONOSCENZE GENERALI si fa riferimento al programma svolto nel corso dell anno scolastico Leggi di Lavoisier e bilanciamento delle reazioni. Conservazione dell energia. Legge di Proust e formule dei composti. Legge di Dalton. Teoria atomica di Dalton. Principio di Avogadro e Legge di Gay-Lussac dei gas. Cannizzaro e congresso di Karlsruhe. Massa atomica e massa molecolare. Tavola periodica di Mendeleev. Definizione di mole. Volume molare dei gas. Composizione percentuale di un composto, formula minima e formula molecolare di un composto. Soluzioni, dissoluzione di un composto ionico e molecolare. Colloidi. Percentuale in massa volume e concentrazione molare e molale. Diluizioni. Leggi dei gas in sintesi (isoterma, isobara, isocora). Equazione di stato dei gas e legge di van t Hoff. Proprietà colligative: pressione osmotica. Acqua. Struttura della molecola, polarità e legame a idrogeno. Proprietà dell acqua: tensione superficiale, coesione, adesione, capillarità, imbibizione, calore specifico ed elevata temperatura di ebollizione e fusione, diversa densità del ghiaccio e dell acqua. L acqua è un solvente versatile. Ionizzazione dell acqua e ph. Biomolecole. Elementi chimici biologicamente importanti (CHONPS). Monomeri, dimeri, oligomeri, polimeri. Carboidrati: monosaccaridi, disaccaridi, polisaccaridi. Composizione e funzioni. Lipidi: acidi grassi, trigliceridi,

12 fosfolipidi, e steroidi. Composizione e funzioni. Proteine. Composizione e struttura di base degli amminoacidi. Struttura primaria, secondaria, terziaria e quaternaria delle proteine. Funzioni generali delle proteine. Enzimi e attività catalitica. Acidi nucleici (DNA e RNA): composizione e struttura dei nucleotidi. Struttura e funzione degli acidi nucleici. Strutture e funzioni della cellula. Procarioti ed Eucarioti (animali e vegetali) a confronto: parete cellulare, membrana plasmatica e modello a mosaico fluido, citoplasma, nucleoide/nucleo, reticolo endoplasmatico ruvido e liscio, apparato di Golgi, lisosomi, vacuoli, cloroplasti, mitocondri. Ipotesi dell endosimbiosi di cloroplasti e mitocondri. Metabolismo energetico: respirazione cellulare e fotosintesi clorofilliana in sintesi (processi che avvengono nel citoplamsa e negli organuli, senza formule chimiche). Trasporto cellulare: Passivo (diffusione semplice e facilitata), Attivo. Endocitosi ed esocitosi. Giunzioni cellulari funzione nella formazione di un tessuto. Differenza tra organismi coloniali e organismi pluricellulari. Divisione cellulare. Riproduzione asessuata e sessuata. Cromatina e cromosomi, differenze tra procarioti ed eucarioti. Scissione binaria nei procarioti. Ciclo cellulare e sua regolazione negli eucarioti. Cancro. Fasi della mitosi: profase, metafase, anafase, telofase. Citodieresi delle cellule animali e vegetali. Struttura del corredo cromosomico diploide e apolide, cellule somatiche e germinali, autosomi e cromosomi sessuali, cariotipo. Definizione di gene e di allele. Meiosi: fasi della meiosi I e meiosi II. Origine della variabilità genetica: crossing over, assortimento indipendente dei cromosomi, fecondazione casuale. Confronto tra mitosi e meiosi. Mutazioni: geniche, cromosomiche e genomiche. Tipologia, cause e conseguenze. Evoluzione della specie Le teorie evolutive prima di Darwin, sia biologiche che geologiche. Il viaggio di Darwin. Prove dell evoluzione: selezione artificiale, biogeografia, anatomia ed embriologia comparata, fossili, biologia molecolare, resistenza ad antibiotici e pesticidi, caso della Biston betularia. La teoria di Darwin.Sistematica Definizione di specie e di popolazione, classificazione di Linneo. Procarioti: Archeobatteri ed Eubatteri. Ciclo vitale del Plasmodio della malaria. Linee evolutive vegetali: dalle alghe fino alle piante vascolari in sintesi. Linee evolutive animali: dagli invertebrati fino ai vertebrati in sintesi. In entrambi i casi approfondimento sugli adattamenti alla vita sulle terre emerse. Sviluppo embrionale e organizzazione corporea degli animali. Anatomia vegetale (foglia).ecologia (Concetti fondamentali). Definizione di ecologia e di ecosistema. Componente biotica, definizione di comunità/biocenosi. Componente abiotica, fattori chimici e fisici. Biomi terrestri e acquatici (in sintesi). Relazioni trofiche tra gli organismi, interazioni interspecifiche e meccanismi di difesa. Definizione di biodiversità e di biodiversity hot spot, biomassa e produttività netta. Definizione di habitat, microhabitat, nicchia ecologica. Successione primaria e secondaria in un ecosistema: equilibrio, omeostasi, alterazione dell ecosistema. Struttura di popolazione in generale. Dinamica di popolazione: strategie di crescita, capacità portante, strategie riproduttive. Firenze li 6 /6/2017 Il docente ELENA COSI