OBIETTIVI. Spiegare le differenze tra legami σ e π. Descrivere la teoria dell ibridazione sp 3, sp 2 e sp degli orbitali del carbonio

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1 LICEO SCIENTIFICO STATALE GALILEO GALILEI Programmazione del Dipartimento Scienze Naturali: Classi 5 Liceo Scientifico Tradizionale A.S. 2017/2018 Testi adottati: Sadava, D. et al., Il carbonio, gli enzimi, il DNA: chimica organica, biochimica e biotecnologie, Zanichelli Crippa, M. e Fiorani, M., Sistema Terra Volume E/F, A. Mondadori Scuola Unita didattica CONOSCENZE ABILITA OBIETTIVI COMPETENZE OBIETTIVI MINIMI UD Organica 1: la chimica del carbonio Ibridazione sp 3, sp 2 e sp del carbonio Orbitali molecolari σ e π Isomeria: isomeri di posizione, conformazionali, geometrici e ottici Regole di priorità per i gruppi legati al doppio legame Spiegare le differenze tra legami σ e π Descrivere la teoria dell ibridazione sp 3, sp 2 e sp degli orbitali del carbonio Spiegare i diversi tipi di isomeria, facendo degli esempi per ciascuno di essi Ricercare e ampliare autonomamanete le conoscenze Selezionare e analizzare le informazioni rilevanti da internet, e presentare le informazioni in modo appropriato, utilizzando anche PowerPoint, tabelle, grafici e diagrammi Discutere la natura delle teorie scientifiche Riassumere la storia della teoria atomica Conoscere le differenze tra legami σ e π Descrivere la teoria dell ibridazione sp 3, sp 2 e sp degli orbitali del carbonio UD Organica 2: gli idrocarburi Proiezioni di Fischer Effetto induttivo Effetto mesomerico Gruppi idrofili e idrofobici Intermedi di reazione: carbocationi, carbanioni e radicali Classificazioni delle reazioni organiche Formule di struttura e nomenclatura Riconoscere le forme molecolari eclissate/sfalsate, a barca/sedia, cis/trans, E/Z, R/S Enunciare le regole di priorità Riconoscere un carbonio chirale Riconoscere i gruppi con effetto induttivo e mesomerico Riconoscere i reagenti nucleofili ed elettrofili Comunicare e presentare alcuni key concepts in lingua inglese, utilizzando un lessico specifico (linguistico) Spiegare le proprieta fisiche dei composti organici sulla base delle interazioni intermolecolari Spiegare le proprietà chimiche e fisiche degli idrocarburi e dei loro derivati Collegare la configurazione con l attività dei composti organici e biochimici Spiegare i diversi tipi di isomeria, facendo degli esempi per ciascuno di essi Scrivere le formule e attribuire i nomi dei principali idrocarburi alifatici e aromatici Riconoscere i principali gruppi funzionali Completare semplici reazioni organiche

2 degli idrocarburi alifatici, aliciclici e aromatici Proprietà fisiche degli alcani Reazioni degli alcani: combustione e alogenazione Proprietà fisiche degli alcheni Reazioni di idrogenazione degli alcheni Reazioni di addizione elettrofila degli alcheni Regola di Markovnikov Descrivere i carboanioni, i carbocationi e i radicali liberi Classificare le reazioni organiche in base al loro meccanismo di reazione Scrivere le formule e attribuire i nomi dei principali idrocarburi alifatici e aromatici Descrivere le principali reazioni di alcani, alcheni e areni Identificare i composti organici a partire dai gruppi funzionali Discutere il ruolo dei composti organici nella società moderna ed evidenziare le problematiche relative al loro impatto sull ambiente Correlare l uso di queste sostanze all insorgenza del cancro e di altre patologie Progettare un esperimento Scrivere la formula di semplici polimeri Riconoscere i principali materiali polimerici di uso quotidiano UD Organica 3: i derivati funzionali degli idrocarburici Polimerizzazione per addizione radicalica: polietilene a bassa e alta densità, polistirene e PVC La molecola del benzene come ibrido di risonanza Reazioni di sostituzione elettrofila del benzene Reattività del benzene monosostituito Gruppi funzionali, formule e nomenclatura dei principali alogenuri alchilici, alcoli, eteri, aldeidi e chetoni, acidi carbossilici, esteri, anidridi e ammine Scrivere le formule e attribuire i nomi dei principali alcoli, fenoli, eteri, composti carbonilici, ammine, composti eterociclici e acidi carbossilici Descrivere le principali reazioni di alcoli, composti carbonilici, e acidi carbossilici Riconoscere i principali materiali polimerici di uso quotidiano Eseguire almeno 4 esperimenti (e.g. Saggio di Benedict, Saggio del biureto, Riconoscimento alcoli, Riconoscimento lipidi, Estrazione DNA) Proprietà fisiche e chimiche degli alcoli e acidi carbossilici

3 Sintesi degli alcoli Reazioni degli alcoli Reazioni di aldeidi e chetoni Sintesi degli acidi carbossilici Reazioni degli acidi carbossilici Sintesi delle ammidi UD Bio 1: Biochimica Le Biomolecole e il metabolismo Gli elementi e le molecole della vita. Metabolismo, reazioni esoergoniche ed endoergoniche, reazioni accoppiate, anabolismo e catabolismo I glucidi e la loro classificazione generale Rappresentazioni dell'alfa e beta glucosio, galattosio, mannosio, fruttosio, ribosio e desossiribosio Legame glucosidico Formule di maltosio, saccarosio e lattosio Oligosaccaridi di membrana Polisaccaridi di riserva e di struttura: amido, glicogeno, Spiegare la differenza tra catabolismo e anabolismo Riconoscere le formule dei principali monosaccaridi, disaccaridi e polisaccaridi Descrivere la formazione e la rottura del legame glucosidico Descrivere la struttura e funzioni dei principali polisaccaridi Presentare le linee essenziali di glicogenolisi, gluconeogenesi, glicogenosintesi, glicolisi, ciclo di Krebs, fermentazione lattica e alcolica e ciclo dei pentoso-fosfati Elencare i lipidi semplici e quelli complessi Spiegare la funzione dei sali biliari e delle lipoproteine, descrivendo la differenza tra chilomicroni, LDL, VLDL e HDL Comunicare e presentare alcuni key concepts in lingua inglese, utilizzando un lessico specifico (linguistico) Analizzare, sintetizzare, spiegare e comunicare il bisogno di energia per tutti gli organismi viventi Correlare comportamenti individuali all insorgenza del cancro e di altre patologie Spiegare l importanza dei micronutrienti Discutere le conseguenze sulla salute umana dell eccesso di grassi e zuccheri nelle diete della società occidentali Riconoscere la relazione tra la struttura delle biomolecole e le loro funzioni biologiche Acquisire le conoscenze necessaire per valutare le implicazioni pratiche ed etiche delle biotecnologie Porsi in modo critico e consapevole di Spiegare la differenza tra catabolismo e anabolismo Spiegare il ruolo dell energia nei viventi Spiegare in cosa consiste una dieta bilanciata Riconoscere le formule dei principali carboidrati Presentare le linee essenziali di glicolisi, ciclo di Krebs, fermentazione lattica e alcolica Descrivere la struttura di base e le funzioni dei lipidi Conoscere le strutture delle proteine Evidenziare il ruolo delle proteine e degli enzimi negli organismi viventi

4 cellulosa La posizione centrale nel glucosio nel metabolismo glucidico Glicolisi Ciclo di Krebs Fosforilazione ossidativa e chemiosmosi Spiegare il diverso valore enrgetico di carboidrati e lipidi Descrivere la struttura primaria dei polipeptidi e delle proteine e la sua influenza sulla struttura secondaria terziaria Spiegare la struttura quaternaria delle proteine fronte allo sviluppo scientifico/tecnologico Discutere l uso delle cellule staminali per riparare organi danneggiati Discutere il modo in cui vengono ottenuti gli organismi geneticamente modificati, per quali scopi sono utilizzati e quali rischi comportano Descrivere la struttura del DNA e dell RNA Presentare le linee essenziali de la duplicazione del DNA e della sintesi delle proteine Sintetizzare i piu importanti punti di controllo dell espressione genica negli eucarioti Comparazione tra la resa della respirazione aerobia e di quella anaerobia Evidenziare il ruolo delle proteine e degli enzimi negli organismi viventi Applicare in contesti reali le conoscenze e le abilita acquisite per porsi con atteggiamento scientifico di fronte alla realta e alle questioni di bioetica Descrivere il ruolo degli enzimi di restrizione Fermentazione alcolica e lattica Cenni sugli altri destini del glucosio: glicogenogenesi, gluconeogenesi e la via del pentoso fosfato Lipidi: gliceridi e fosfogliceridi, ceridi e steroidi Funzioni lipidiche Spiegare le vie metaboliche degli amminoacidi Spiegare l importanza dei micronutrienti Spiegare in cosa consiste una dieta bilanciata Saper riconoscere le vitamine e le loro funzioni Collegare le proprietà dei biomateriali al loro utilizzo Discutere l impatto che le biotecnologie mediche hanno sulla salute umana Discutere le implicazioni etiche della clonazione e delle biotecnologie Spiegare cosa sono le cellule staminali Saper spiegare in cosa consistono le biotecnologie Discutere su come vengono ottenuti gli organismi geneticamente modificati, per quali scopi sono utilizzati e quali rischi comportano Formule e classificazione dei venti amminoacidi delle proteine Conoscere la struttura delle molecole del DNA e dell RNA Legame peptidico Struttura I, II, III e IV delle proteine Presentare le linee essenziali della duplicazione del DNA e della sintesi delle proteine Il ruolo degli enzimi Cenni sulle altre funzioni proteiche: strutturale,di membrana, permeasi, recettori, antigeni, anticorpi, contrattili, di trasporto, tampone, Descrivere brevemente il metabolismo degli acidi nucleici Descrivere il ruolo degli enzimi di restrizione

5 UD Bio 2: Dal DNA alle proteine UD Bio 3: Biotecnologie e bioetica energetica e ormonale Il catabolismo degli amminoacidi La funzione coenzimatica delle vitamine Le principali vitamine Dai Geni alle Biotecnologie Duplicazione del DNA Dal codice genetico alla trascrizione Splicing e splicing alternativo Traduzione Virus e i batteri, cenni di morfologia. Genetica batterica il trasferimento orizzontale di geni: coniugazione, trasformazione, trasduzione. Tecnologia del DNA ricombinante Gli enzimi di restrizione Vettori ricombinanti La reazione a Catena della Polimerasi Sequenziamento genico col metodo Sanger Progetto genoma umano Librerie genomiche e collezioni di Spiegare in cosa consiste la PCR Illustrare i principali metodi di sequenziamento del DNA Riconoscre le caratteristiche degli OGM e il ruolo dell ingegneria genetica Spiegare cosa sono le cellule staminali e il loro utilizzo Dimostrare di conoscere l impatto che le biotecnologie mediche hanno sulla salute umana Saper spiegare in cosa consistono le principali biotecnologie

6 vettori plasmidici Piante transgeniche ad alto contenuto nutrizionale Piante Bt Biorisanamento, biosensori, biofiltri, compost, biocarburanti Farmaci prodotti con l'ingegneria genetica Anticorpi monoclonali e loro uso Terapia genica Cellule staminali Clonazione di mammiferi e animali transgenici Problemi di bioetica legati alle biotecnologie UD Terra 1: La dinamica della Litosfera La teoria di Wegener: prove e lacune. L'isostasia Il contributo degli studi oceanografici fornito alle teorie mobiliste La morfologia dei fondali oceanici: fosse, dorsali, faglie trasformi, seamounts e guyots, piana abissale, zoccolo continentale Descrivere il ciclo litogenetico Spiegare la differenza tra crosta continentale e crosta oceanica Descrivere il modello a strati concentrici e utilizzare la sismologia per giustificarlo Descrivere criticamente le teorie fissiste Illustrare le prove a favore e i Saper giungere ad una sintesi unificatrice che veda la Terra come sistema integrale in evoluzione Applicare le conoscenze scientifiche a diverse situazioni concrete e utilizzarle per la soluzione di problemi, relativi al contesto fisico-chimico ambientale, che si riflettono sulla vita umana Essere in grado di analizzare le interrelazioni tra i fenomeni che avvengono a livello delle diverse organizzazioni del pianeta (litosfera, Spiegare la differenza tra crosta continentale e crosta oceanica Descrivere il modello a strati concentrici Illustrare le prove a favore e i problemi della teoria di Wegener Descrivere la morfologia dei fondali oceanici

7 UD Terra 2: Storia del Pianeta Paleomagnetismo, migrazione apparente dei poli magnetici, inversioni di polarità La teoria dell'espansione dei fondali oceanici La teoria della tettonica a placche Genesi ed espansione oceanica Sistemi arco-fossa Hot spots Ipotesi sul meccanismo che muove le placche Processi orogenetici Fossili, datazione assoluta e relativa Principali eventi geologici e biologici del Precambriano e delle ere Paleozoica, Mesozoica e Cenozoica problemi della teoria di Wegener Descrivere la morfologia dei fondali oceanici e le caratteristiche dei sedimenti oceanici Illustrare gli studi di paleomagnetismo Descrivere la teoria dell espansione dei fondali oceanici Spiegare la differenza tra i diversi tipi di margine in relazione alle attivita sismiche e vulcaniche Descrivere le caratteristiche delle placche e i loro movimenti Descrivere come si origina un oceano e un sistema arco-fossa Descrivere i diversi meccanismi orogenetici atmosfera, idrosfera, biosfera) Riconoscere l importanza di valutare i rischi (idrogeologico, inquinamento acqua, aria e biologico) e di adottare il principio di precauzione per la salvaguardia della salute e dell ambiente Descrivere la teoria dell espansione dei fondali Descrivere le caratteristiche delle placche Descrivere come si origina un oceano Descrivere con esempi appropriati i diversi meccanismi orogenetici Spiegare la teoria della tettonica a placche intesa come modello dinamico globale Delineare i principi della cronologia relativa Spiegare le tecniche di datazione radiometrica UD Terra 3: L atmosfera e le perturbazioni atmosferiche Composizione di Omosfera ed Eterosfera La struttura a strati dell'atmosfera Ozonosfera e Ionosfera Inquinamento atmosferico Il Bilancio termico ed Effetto serra La pressione atmosferica, aree cicloniche e anticicloniche Spiegare la teoria della tettonica a placche come modello dinamico globale Descrivere i principali processi di fossilizzazione Delineare i principi della cronologia relativa e assoluta Indicare le possibili cause dell estinzione di massa cretacea Conoscere le caratteristiche chimiche e fisiche dell atmosfera e la sua suddivisione Conoscere i modelli che spiegano l origine dei venti e delle perturbazioni atmosferiche Illustrare gli effetti degli interventi umani sull atmosfera

8 I venti: effetto Coriolis, Brezza di mare e di terra, monsoni, föhn, venti planetari L umidità dell aria, nebbia e nuvole Le perturbazioni atmosferiche: il fronte polare e l evoluzione dei cicloni delle medie latitudini; cicloni tropicali e tornado; le carte sinottiche delle previsioni del tempo Tempo e Clima Descrivere i principali eventi geologici, climatici e biologici delle varie ere Saper illustrare sinteticamente la composizione e la struttura dell atmosfera, Esporre i modelli teorici che sono stati elaborati per spiegare l origine delle perturbazioni Illustrare gli effetti degli interventi umani sull atmosfera