BIOLOGIA MODULO 1: IL METABOLISMO ENERGETICO

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1 LICEO SCIENTIFICO STATALE GALILEO GALILEI Programmazione del Dipartimento Scienze Naturali: Classi III del Liceo Linguistico A.S. 2017/2018 Testi adottati: AA.VV., CAMPBELL BIOLOGIA CONCETTI E COLLEGAMENTI PLUS SECONDO BIENNIO, Linx Valitutti et al., CHIMICA. CONCETTI E MODELLI LD CON CHEMISTRY IN ENGLISH, Zanichelli BIOLOGIA MODULO 1: IL METABOLISMO ENERGETICO Competenze Saper identificare i processi attraverso cui le cellule trasformano l energia contenuta negli alimenti in energia utilizzabile per compiere le proprie funzioni vitali Comprendere l importanza degli organismi autotrofi che si trovano alla base della catena alimentare perché in grado di costruire molecole organiche a partire da molecole inorganiche UNITÀ CONOSCENZE ABILITÀ OBIETTIVI MINIMI La respirazione cellulare La glicolisi La fermentazione alcolica e lattica Il ciclo di Krebs La fosforilazione ossidativa Riassumere la glicolisi Spiegare il processo di fosforilazione a livello di substrato che porta alla formazione di ATP durante la glicolisi Spiegare la funzione della fermentazione Analizzare le tappe fondamentali del ciclo di Krebs evidenziando quelle esoergoniche Correlare il processo chemiosmotico con la produzione di ATP Conoscere le principali tappe della respirazione cellulare e della fotosintesi. La fotosintesi Le due fasi della fotosintesi Scrivere la reazione generale della fotosintesi Distinguere le reazioni dipendenti dall energia luminosa da quelle indipendenti Mettere in relazione le diverse tappe della fotosintesi con la struttura dei cloroplasti Spiegare le interazioni tra luce e molecole Spiegare la funzione dei pigmenti e la relazione tra spettro d assorbimento e spettro d azione 7 La fase luminosa della fotosintesi trasforma l energia della luce in energia chimica I fotosistemi Il flusso di elettroni dall acqua al NADPH La produzione di ATP per chemiosmosi Spiegare la funzione dei fotosistemi Spiegare la provenienza e il percorso che compiono gli elettroni per giungere all accettore finale Spiegare come viene prodotto l ATP nei cloroplasti

2 BIOLOGIA MODULO 2: DA MENDEL ALLE BIOTECNOLOGIE Competenze Acquisire i concetti di base per comprendere la trasmissione dei caratteri ereditari Essere in grado di costruire, leggere e interpretare grafici rappresentativi della trasmissione dei caratteri ereditari Acquisire la consapevolezza che tutte le informazioni per dare origine a nuove cellule sono contenute nel DNA Acquisire la consapevolezza che le informazioni contenute nel DNA sono trasformate in proteine Acquisire le basi per comprendere l importanza della regolazione genica nei batteri Comprendere le complesse strategie messe in atto dalle cellule eucariotiche per controllare con precisione l espressione dei suoi geni Acquisire gli elementi per valutare le implicazioni pratiche ed etiche delle biotecnologie UNITÀ CONOSCENZE ABILITÀ OBIETTIVI MINIMI Le leggi di Mendel Le leggi di Mendel Identificare il periodo storico e le conoscenze scientifiche in cui si inquadrano gli studi di Mendel Illustrare le fasi del lavoro sperimentale di Mendel Distinguere un carattere dominante da uno recessivo, un gene da un allele Enunciare e applicare le leggi di Mendel Conoscere le tre leggi di Mendel Geni e cromosomi Geni associati La ricombinazione genetica dovuta al crossing-over Le mappe genetiche Definire un gruppo di associazione genica Spiegare perché alcuni alleli non seguono la legge dell assortimento indipendente Collegare il crossing-over con la frequenza di ricombinazione genica Conoscere l importanza del crossing over La determinazione cromosomica del sesso Autosomi e cromosomi sessuali L eredità dei caratteri legati al sesso Distinguere gli autosomi dai cromosomi sessuali Distinguere il genotipo emizigote dall eterozigote e dall omozigote Descrivere le modalità di trasmissione dei caratteri legati al sesso Conoscere l eredità legata al sesso La struttura del DNA La composizione chimica del DNA Il modello a doppia elica di Watson e Crick La struttura del DNA Descrivere il modello a doppia elica di Watson e Crick Identificare nel nucleotide l unità fondamentale del DNA Correlare la struttura del DNA con la sua funzione Conoscere la struttura del DNA

3 UNITÀ CONOSCENZE ABILITÀ OBIETTIVI MINIMI La duplicazione del DNA Le due fasi della duplicazione del DNA Descrivere i meccanismi di duplicazione del DNA Descrivere la duplicazione del DNA La sintesi delle proteine Il «dogma centrale della biologia» La struttura dell RNA Descrivere la trascrizione e la traduzione Conoscere struttura dell RNA e come avviene la sintesi delle proteine Le mutazioni Mutazioni somatiche e mutazioni ereditarie Distinguere le mutazioni somatiche da quelle ereditarie Conoscere l importanza delle mutazioni La regolazione dell espressione genica La regolazione genica in procarioti ed eucarioti Spiegare il funzionamento dell operone lac Spiegare il fenomeno della trascrizione differenziale Spiegare come i fattori di trascrizione regolano la trascrizione genica Distinguere le sequenze regolatrici da quelle amplificatrici e da quelle con funzione di silenziatori Spiegare come una cellula può sintetizzare un prodotto genico in quantità molto maggiore rispetto a un altra Spiegare il processo di splicing alternativo Conoscere il processo della regolazione genica Biotecnologie Gli enzimi di restrizione Il DNA ricombinante La clonazione genica Le cellule transgeniche Progetto Genoma Umano Le applicazioni delle biotecnologie Descrivere l azione degli enzimi di restrizione Spiegare che cosa s intende per DNA ricombinante Definire la clonazione genica Descrivere alcune applicazioni delle biotecnologie Comprendere i problemi etici legati alle biotecnologie Definire la clonazione genica Descrivere alcune applicazioni delle biotecnologie

4 BIOLOGIA MODULO 3: L ORIGINE DELLE SPECIE Competenze Saper interpretare i complessi processi evolutivi che portano alla comparsa di nuove specie Comprendere come il successo evolutivo di una specie sia in relazione con il suo grado di adattamento all ambiente e con la sua capacità di modificarsi insieme a esso PARAGRAFI CONOSCENZE ABILITÀ OBIETTIVI MINIMI La teoria evolutiva e il concetto di specie Specie morfologica e specie biologica Il processo di speciazione Definire il concetto di specie Indicare il criterio adottato per definire una specie biologica Individuare nell isolamento riproduttivo il criterio più importante per il riconoscimento di una specie Conoscere il significato di specie La speciazione può avvenire in diversi modi La speciazione allopatrica La speciazione simpatrica Descrivere le modalità di speciazione allopatica e simpatrica Evidenziare le differenze tra la speciazione allopatica e la speciazione simpatrica Conoscere le principali modalità di speciazione La speciazione richiede l isolamento riproduttivo Le barriere riproduttive prezigotiche Le barriere riproduttive postzigotiche L isolamento riproduttivo incompleto Illustrare i principali meccanismi di isolamento prezigotico Spiegare in che modo le barriere riproduttive postzigotiche possono impedire lo scambio di geni tra popolazioni diverse Spiegare i casi in cui si può formare una zona ibrida La macroevoluzione e la storia della vita La macroevoluzione Il tasso di speciazione La coevoluzione Il tasso di estinzione La radiazione adattativa Gli equilibri intermittenti Distinguere la microevoluzione dalla macroevoluzione Individuare i fattori da cui dipende la velocità di speciazione Spiegare il concetto di coevoluzione Spiegare l importanza evolutiva dell estinzione di specie Spiegare come avvengono le radiazioni adattative Delineare gli aspetti principali della teoria degli equilibri intermittenti

5 CHIMICA Unità CONOSCENZE COMPETENZE OBIETTIVI ABILITA OBIETTIVI MINIMI Le leggi dei gas La struttura dell atomo I legami chimici Le nuove teorie di legame Caratteristiche degli aeriformi. Legge di Boyle Legge di Charles Legge di Avogadro Legge di Gay-Lussac Equazione di stato dei gas. La duplice natura della luce. Gli spettri di assorbimento. Il modello Bohr-Sommerfeld. Il principio di indeterminazione Saper analizzare le situazioni in cui si verifica un trasferimento di energia. La configurazione elettronica. Spiegare le proprietà delle tre particelle che compongono l atomo. Saper analizzare le situazioni in cui si verifica un trasferimento di energia. Saper scrivere le strutture di Lewis degli elementi Saper spiegare gli andamenti delle proprietà periodiche degli elementi nei gruppi e nei periodi. I limiti della teoria di Lewis. Il legame chimico secondo la meccanica quantistica. Le Descrivere il comportamento dei gas mediante la teoria cinetica molecolare e applicare nella risoluzione di problemi le leggi di Boyle, Charles e Gay-Lussac, Avogadro e l equazione di stato dei gas. Spiegare la configurazione elettronica a livelli di energia dell atomo. Descrivere la natura delle particelle che compongono l atomo. Spiegare la struttura elettronica a livelli di energia dell atomo Spiegare la struttura delle sostanze che presentano legame ionico, legame covalente e legame metallico. Comprensione della teoria del legame di valenza. Comprensione delle modalità di formazione degli orbitali ibridi - Interpretare le proprietà fisiche dei gas mediante il modello cinetico molecolare. - Descrivere l effetto della T e della P sui gas. - Usare l equazione di stato dei gas per calcolare il volume molare e le altre variabili dei gas. - Rappresentare la configurazione elettronica di un elemento. - Spiegare la struttura elettronica a livelli di energia dell atomo. - Descrivere le proprietà osservabili dei materiali sulla base della loro struttura microscopica. - Comparare i diversi legami chimici. - Stabilire la polarità dei legami covalenti e delle molecole sulla base delle differenze di elettronegatività degli elementi e della geometria delle molecole. - Giustificare la natura dei legami con la sovrapposizione di orbitali o con l attrazione elettrostatica. Descrivere le leggi dei gas. Conoscere la configurazione elettronica. Indicare le differenze tra i vari tipi di legame. Comprensione delle modalità di formazione degli orbitali ibridi

6 Le forze intermolecolari e gli stati condensati della materia Classificazione e nomenclatura dei composti molecole biatomiche secondo la teoria del legame di valenza. L ibridazione degli orbitali atomici. Saper riconoscere la polarità positiva/negativa di un legame. Saper esprimere i valori di energia con le diverse unità di misura. Saper localizzare i principali elementi nella tavola periodica. Saper individuare gli elettroni di legame degli elementi. Classificare gli elementi come metalli, semimetalli e non metalli. Spiegare le proprietà fisiche dei materiali sulla base delle interazioni microscopiche fra atomi, ioni e molecole e della loro struttura cristallina. Denominare i sistemi chimici secondo la nomenclatura IUPAC e tradizionale. - Correlare le proprietà delle sostanze con i relativi legami intra e intermolecolari. - Risalire alle forme geometriche fondamentali delle molecole e alle loro proprietà applicando la teoria VSPER. - Spiegare le differenze nelle proprietà fisiche dei materiali, dovute alle interazioni interatomiche e intermolecolari. - Classificare i composti secondo la natura ionica, molecolare, binaria, ternaria. - Assegnare il numero di ossidazione. - Usare le regole della nomenclatura IUPAC o tradizionale per scrivere le formule dei composti. - Risalire alle forme geometriche fondamentali delle molecole e alle loro proprietà applicando la teoria VSPER. Indicare i criteri della nomenclatura IUPAC e saper riconoscere le formule dei principali tipi di composti inorganici.