Programma di scienze

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1 Anno scolastico 2015/2016 III C Programma di scienze Prof. Luciano Bonaldo Autori: D. Sadava - G. H. Heller -... Biologia. blu Multimediale con Interactive e-book Dalle cellule ogni organismi Le basi molecolari della vita e dell'evoluzione Zanichelli Autori: G. Valitutti - M. falasca - A. Tifi - A.Gentile Chimica concetti e modelli Appunti di lezione ed approfondimenti - BIOLOGIA - Capitolo 2: Le molecola della vita INTRODUZIONE ALLA BIOCHIMICA 3. I CARBOIDRATI: STRUTTURA E FUNZIONI 2.14: Le caratteristiche generali dei carboidrati. 2.15: I monosaccaridi sono zuccheri semplice I monosaccaridi si legano mediante legami glicosidici. 2.17: I polisaccaridi servono come riserve energetiche e materiali di costruzione. 4. LE PROTEINE: STRUTTURA E FUNZIONI 2.18: Le caratteristiche generali delle proteine. 2.19: Gli amminoacidi sono i costituenti delle proteine. 2.20: La struttura primaria di una proteina è data dalla sequenza dei suoi amminoacidi. 2.21: La struttura secondaria di una proteina è affidata ai legami a idrogeno - Le proprietà dei gruppi R. 2.22: La struttura terziaria di una proteina è determinata dalle interazioni tra i gruppi R e con l'ambiente. 2.23: La struttura quaternaria di una proteina consiste nell'unione di più subunità. 2.24: La specificità di una proteina dipende dalla sua forma e dalle proprietà chimiche di superficie - Un esempio di struttura terziaria: il lisozima. 2.25: Le condizioni ambientali influenzano la struttura di una proteina. 5. I LIPIDI: STRUTTURA E FUNZIONI 2.26: Le caratteristiche generali dei lipidi. 2.27: I grassi e gli oli immagazzinano energia. 2.28: Le membrane biologiche sono fatte di fosfolipidi. 2.29: Altri lipidi diversi dai trigliceridi. 6. GLI ACIDI NUCLEICI: STRUTTURA E FUNZIONI 2.30: I nucleotidi costituiscono gli acidi nucleici. 2.31: La specificità di un acido nucleico risiede nella sequenza dei suoi nucleotidi.

2 Capitolo 5: Il metabolismo energetico 1. IL METABOLISMO ENERGETICO 5.1: Autotrofi ed eterotrofi due diverse strategie per procurarsi energia. 5.2: Le vie metaboliche sono sequenze ordinate di reazioni. 5.3: Molte reazioni delle vie metaboliche sono reazioni redox. 5.4: Le reazioni redox che hanno luogo nelle cellule richiedono coenzimi specifici. 2. IL METABOLISMO DEL GLUCOSIO SERVE PER PRODURRE ENERGIA SOTTO FORMA DI ATP 5.5: Il glucosio ossidato libera energia. 5.6: La glicolisi avviene nel citoplasma di tutte le cellule. 5.7: La fermentazione avviene in condizioni anaerobiche. 5.8: La respirazione cellulare richiede ossigeno e produce molto ATP. 5.9: Le tre fasi della respirazione cellulare. 3. LA RESPIRAZIONE CELLULARE E' INTEGRATA CON IL METABOLISMO 5.10: Le vie cataboliche liberano energia demolendo molecole complesse - Il metabolismo e la denutrizione. 4. LA FOTOSINTESI: ENERGIA DAL SOLE 5.11: La fotosintesi produce biomolecole ed ossigeno per tutti gli esseri viventi. 5.12: La clorofilla è indispensabile per la fotosintesi. 5.13: La fase luminosa converte energia luminosa in energia chimica. 5.14: Il ciclo di Calvin produce zuccheri partendo dal diossido di carbonio. Capitolo 6: La divisione cellulare e la riproduzione degli organismi 1. LA DIVISIONE CELLULARE NEI PROCARIOTI E NEGLI EUCARIOTI 6.1: La divisione cellulare consente di produrre nuove cellule. 6.2: I procarioti si dividono per scissione binaria. 2. LA MITOSI E IL CICLO CELLULARE 6.3: Il ciclo cellulare: dalla formazione di una cellula alla sua divisione. 6.4: Prima della mitosi, il DNA si duplica e si addensa. 6.5: Le fasi della mitosi. 6.6: La citodieresi è la divisione del citoplasma. 6.7: La mitosi e la riproduzione asessuata. 3. LA RIPRODUZIONE SESSUATA RICHIEDE LA MEIOSI E LA FECONDAZIONE 6.8: La maggior parte degli organismi si riproduce per via sessuata. 6.10: La meiosi consiste in due divisioni successive. 6.11: Durante la meiosi I avviene il crossing-over e si separano gli omologhi. 6.12: La seconda divisione meiotica separa i cromatidi fratelli. 4. LA RIPRODUZIONE SESSUATA E LA VARIETA' DEI VIVENTI 6.13: Gli individui di una stessa specie hanno lo stesso numero e tipo di cromosomi. 6.14: la riproduzione sessuata produce variabilità nell'ambito di una specie. Capitolo B1: Da Mendel ai modelli di ereditarietà B1-1 - LA PRIMA E LA SECONDA LEGGE DI MENDEL 1.1: I primi studi sull'ereditarietà si devono a Gregor Mendel. 1.2: Mendel ha introdotto metodi nuovi negli esperimenti sull'ereditarietà.

3 1.3: La prima legge di Mendel: la dominanza. 1.4: La seconda legge di Mendel: la segregazione. B1-2 - LE CONSEGUENZE DELLA SECONDA LEGGE DI MENDEL 1.5: Prevedere il genotipo: il quadrato di Punnett. 1.6: Alleli e cromosomi: le basi molecolari dell'ereditarietà. 1.7: Mendel sottopose le proprie ipotesi alla verifica del testcross. B1-3 - LA TERZA LEGGE DI MENDEL 1.8: La terza legge di Mendel: l'assortimento indipendente. 1.9: Gli alberi genealogici umani rispettano le leggi di Mendel. 1.10: Le malattie genetiche possono essere dovute ad alleli dominanti e recessivi. B1-4 - COME INTERAGISCONO GLI ALLELI? 1.11: Le mutazioni danno origine a nuovi alleli. 1.12: Molti geni presentano alleli multipli: la poliallelia. 1.13: Nella dominanza incompleta, gli eterozigoti presentano un fenotipo intermedio a quello dei genitori. 1.14: Nella codominanza si esprimono entrambi gli alleli di un locus. 1.15: La pleiotropia: un singolo allele può avere effetto su più caratteri fenotipici. B1-5 - COME INTERAGISCONO I GENI? 1.16: Nell'epistasi un gene influenza l'effetto di un altro gene. 1.17: La soppressione cancella l'espressione di un altro gene. 1.18: Nuove combinazioni e interazioni fra geni producono il vigore degli ibridi. 1.19: I fenotipi complessi sono determinati da più geni e dall'ambiente. 1.20: I caratteri poligenici. 21: Cos'è un carattere poligenico quantitativo? B1-6 - IN CHE RAPPORTO STANNO GENI E CROMOSOMI? 1.22: I geni che stanno su uno stesso cromosoma di solito vengono ereditati insieme. 1.23: Fra i cromatidi fratelli può avvenire uno scambio di geni. 1.24: Le mappe genetiche. B1-7 - LA DETERMINAZIONE CROMOSOMICA DEL SESSO 1.25: I cromosomi sessuali e gli autosomi. 1.26: La funzione del cromosoma Y. 1.27: La sindrome di Turner (XO) e la sindrome di Klinefelter (XXY). 1.28: La determinazione primaria e secondaria del sesso. 1.29: I geni legati al sesso sono ereditati con modalità particolari. 1.30: Gli esseri umani presentano molte caratteristiche legate al sesso. 1.31: La determinazione cromosomica del sesso. 1.32: La determinazione ambientale del sesso. B2 - Il linguaggio della vita B2-1 - COME SI DIMOSTRA CHE I GENI SONO FATTI DI DNA? 2.1: Le basi molecolari dell'ereditarietà. 2.2: Il "fattore di trasformazione" di Griffith è il materiale ereditario L'esperimento di Avery rivelò che il fattore di trasformazione è il DNA Gli esperimenti di Hershey e Chase hanno confermato che il materiale genetico è il DNA - I virus. B2-2 - QUAL E' LA STRUTTURA DEL DNA? 2.5: Il contributo di Franklin e Wilkins fu decisivo per la scoperta della struttura del DNA. 2.6: La composizione chimica del DNA. 2.7: Il modello a doppia elica di Watson e Crick. 2.8: La struttura del DNA - La struttura delle catene - Le due catene sono complementari - Le due

4 catene sono antiparallele - La doppia elica. 2.9: La struttura a doppia elica del DNA è fondamentale per la sua funzione - Nel materiale genetico è depositata l'informazione genetica di un organismo - Il materiale genetico va incontro a una duplicazione durante il ciclo cellulare - Il materiale genetico è soggetto a mutazioni - Il materiale genetico trova espressione nel fenotipo. B2-3 - LA DUPLICAZIONE DEL DNA E' SEMICONSERVATIVA 2.10: Il modello di Watson e Crick suggeriva che la molecola di DNA fosse in grado di duplicare sé stessa. 2.11: La duplicazione del DNA comprende due fasi. 2.13: Le DNA polimerasi aggiungono nucleotidi alla catena in allungamento. 2.14: I telomeri non si duplicano completamente. 2.15: Gli errori di duplicazione del DNA sono corretti da vari meccanismi di riparazione. B3-1 - I GENI GUIDANO LA COSTRUZIONE DELLE PROTEINE 3.1: Esperimenti sulla muffa del pane hanno chiarito la relazione fra geni ed enzimi. 3.2: Di solito un gene determina la costruzione di un singolo polipeptide. B3-2 - IN CHE MODO L'INFORMAZIONE PASSA DAL DNA ALLE PROTEINE? 3.3: Il dogma centrale: la trascrizione e la traduzione - La trascrizione e l'ipotesi del messaggero - La traduzione e l'ipotesi dell'adattatore. 3.4: L'RNA è leggermente diverso dal DNA. B3-3 - LA TRASCRIZIONE: DAL DNA ALL'RNA 3.5: La trascrizione avviene in tre tappe. 3.6: La traduzione richiede un codice genetico - Il codice è degenerato ma non è ambiguo - Il codice genetico è (quasi) universale. - CHIMICA - Capitolo 2: Le particelle dell'atomo 1. La natura elettrica della materia. 2. La scoperta delle proprietà elettriche. 3. Le particelle fondamentali dell'atomo. 4. La scoperta dell'elettrone. 5. L'esperimento di Rutherford. 6. Il numero atomico identifica gli elementi - Il numero di massa e gli isotopi. 7. Le trasformazioni del nucleo. 8. I tipi di decadimento radioattivo e la legge del decadimento - Decadimento alfa - Decadimento beta - Emissione beta + e cattura elettronica - Emissione gamma - La legge del decadimento radioattivo. 9. Misura, effetti e applicazioni delle radiazioni - La datazione dei reperti con il radiocarbonio. 10. L'energia nucleare - L'energia delle reazioni nucleari. 11. Fissione e fusione nucleare - La fissione nucleare - La fusione nucleare. Capitolo 3: La struttura dell'atomo 1. La doppia natura della luce - La natura ondulatoria della luce - La natura corpuscolare della luce. 2. La "luce" degli atomi. 3. L'atomo di Bohr. 4. La doppia natura dell'elettrone. 5. L'elettrone e la meccanica quantistica - Il principio di indeterminazione di Heisenberg. 6. L'equazione d'onda.

5 7. Numeri quantici e orbitali - Il numero quantico principale - Il numero quantico secondario - Il numero quantico magnetico - Il numero quantico di spin. 8. Dall'orbitale alla forma dell'atomo. 9. L'atomo di idrogeno secondo la meccanica quantistica. 10. La configurazione degli atomi polielettronici - Il principio di Aufbau - La regola di Hund. Capitolo 4: Il sistema periodico 1. La classificazione degli elementi. 2. Il sistema periodico di Mendeleev. 3. La moderna tavola periodica - La struttura della tavola periodica - I simboli di Lewis. 4. Le proprietà periodiche degli elementi - Raggio atomico - L'energia di ionizzazione - La periodicità dell'energia di ionizzazione - L'affinità elettronica - L'elettronegatività. 5. Metalli, non metalli e semimetalli - Metalli - Non metalli - Semimetalli. Capitolo 5: I legami chimici 1. L'energia di legame. 2. I gas nobili e la regola dell'ottetto. 3. Il legame covalente - Lunghezza del legame - I legami covalenti multipli. 4. Il legame covalente dativo. 5. Il legame covalente polare. 6. Il legame ionico - I composti ionici. 7. Il legame metallico. 8. La tavola periodica e i legami tra gli atomi. 9. La forma delle molecole. 10. La teoria VSEPR - Molecole con legami covalenti semplici - Molecole con legami multipli o coppie di elettroni liberi sull'atomo centrale. Capitolo 6: Le nuove teorie del legame 1. I limiti della teoria di Lewis - gli ibridi di risonanza. 2. Il legame chimico secondo la meccanica quantistica. 3. Le molecole biatomiche secondo la teoria del legame di valenza - La teoria VB applicata a molecole poliatomiche. 4. L'ibridazione degli orbitali atomici. I rappresentanti degli studenti prof. Luciano Bonaldo