LICEO SCIENTIFICO STATALE GALILEO GALILEI Siena Anno scolastico 2016/2017 PROGRAMMA DI SCIENZE NATURALI. Classe II E

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1 LICEO SCIENTIFICO STATALE GALILEO GALILEI Siena Anno scolastico 2016/2017 PROGRAMMA DI SCIENZE NATURALI Classe II E CHIMICA Struttura dell atomo. Modello atomico di Thomson, Rutherford e Bohr; configurazione elettronica; regola dell'ottetto; la tavola periodica. Legame covalente puro; singolo, doppio e triplo. Rappresentazione di Lewis. Legami chimici e molecole: legame ionico e legame covalente (sempice, doppio, triplo). Forze intermolecolari; legame idrogeno. Le reazioni chimiche. Gli elementi biologicamente importanti. L'ACQUA Struttura molecolare dell'acqua. Conseguenze del legame idrogeno e proprietà dell acqua. Le soluzioni; dissociazione e ionizzazione; sostanze idrofile e idrofobe. La ionizzazione dell'acqua; acidi e basi. LE MACROMOLECOLE BIOLOGICHE Le molecole organiche: lo scheletro carbonioso, le formule chimiche e i gruppi funzionali. I carboidrati: monosaccaridi, disaccaridi e polisaccaridi. I lipidi: trigliceridi, fosfolipidi e glicolipidi,cere, colesterolo e altri steroidi. Le proteine: gli amminoacidi e il legame peptidico, livelli di organizzazione proteica. Gli acidi nucleici: DNA e RNA. L'ATP. LA CELLULA La teoria cellulare. La cellula procariote. Organismi autotrofi ed eterotrofi. Origini della pluricellularità. La cellula eucariotica: forma e dimensioni, membrana e parete, nucleo, citoplasma, vacuoli e vescicole, ribosomi e reticolo endoplasmatico, apparato di Golgi, lisosomi e proteasomi, cloroplasti e mitocondri citoscheletro, ciglia e flagelli. Uso del microscopio ottico. COMUNICAZIONE TRA CELLULA E AMBIENTE Movimento dell'acqua e dei soluti: flusso di massa, diffusione, osmosi, trasporto per mezzo di proteine, pompa sodiopotassio, trasporto mediato da vescicole, giunzioni cellula-cellula. TRASFORMAZIONI ENERGETICHE NELLA CELLULA Reazioni endoergoniche e esoergoniche. Reazioni di ossidoriduzione. Enzimi: struttura e funzioni. Cofattori dell'azione enzimatica. Sequenze biochimiche. L'ATP: meccanismo di azione. RESPIRAZIONE CELLULARE E GLICOLISI L'ossidazione del glucosio. La struttura dei mitocondri. Glicolisi, respirazione cellulare e bilancio energetico totale: cenni. Fermentazione. Strategie metaboliche nella cellula. Catabolismo e anabolismo FOTOSINTESI CLOROFILLIANA La reazione complessiva della fotosintesi. La natura della luce. La clorofilla e gli altri pigmenti. I cloroplasti. Gli stadi della fotosintesi. I prodotti della fotosintesi. DIVISIONE CELLULARE La divisione cellulare nei procarioti e negli eucarioti. Il ciclo cellulare: interfase, regolazione del ciclo cellulare e fattori che influenzano la divisione della cellula. La mitosi e le sue fasi. La citodieresi. Spiralizzazione del dna. Divisione cellulare e riproduzione asessuata negli organismi.

2 MEIOSI E RIPRODUZIONE SESSUATA Cellule aploidi e diploidi. Meiosi e ciclo vitale. Eventi che precedono la meiosi. Fasi della meiosi: meiosi I e meiosi II. Confronto tra mitosi e meiosi. La meiosi nella specie umana: oogenesi e spermatogenesi. Meiosi e riproduzione sessuata. Il cariotipo. Gli errori nella meiosi. CLASSIFICAZIONE DEGLI ORGANISMI VIVENTI Nomenclatura binomia. Classificazione gerarchica: categorie tassonomiche. Filogenesi e criteri di classificazione. Classificazione e caratteristiche evolutive di procarioti, protisti, funghi, alghe, piante. Siena, 07/06/2017 L insegnante Emmi Tozzi

3 LICEO SCIENTIFICO STATALE GALILEO GALILEI Siena Anno scolastico 2016/2017 PROGRAMMA DI SCIENZE NATURALI Classe II S CHIMICA Struttura dell atomo. Modello atomico di Thomson, Rutherford e Bohr; configurazione elettronica; regola dell'ottetto; la tavola periodica. Legame covalente puro; singolo, doppio e triplo. Rappresentazione di Lewis. Legami chimici e molecole: legame ionico e legame covalente (sempice, doppio, triplo). Forze intermolecolari; legame idrogeno. Le reazioni chimiche. Gli elementi biologicamente importanti. L'ACQUA Struttura molecolare dell'acqua. Conseguenze del legame idrogeno e proprietà dell acqua. Le soluzioni; dissociazione e ionizzazione; sostanze idrofile e idrofobe. La ionizzazione dell'acqua; acidi e basi. LE MACROMOLECOLE BIOLOGICHE Le molecole organiche: lo scheletro carbonioso, le formule chimiche e i gruppi funzionali. I carboidrati: monosaccaridi, disaccaridi e polisaccaridi. I lipidi: trigliceridi, fosfolipidi e glicolipidi, cere, colesterolo e altri steroidi. Le proteine: gli amminoacidi e il legame peptidico, livelli di organizzazione proteica. Gli acidi nucleici: DNA e RNA. L'ATP. LA CELLULA La teoria cellulare. La cellula procariote. Organismi autotrofi ed eterotrofi. Origini della pluricellularità. La cellula eucariotica: forma e dimensioni, membrana e parete, nucleo, citoplasma, vacuoli e vescicole, ribosomi e reticolo endoplasmatico, apparato di Golgi, lisosomi e proteasomi, cloroplasti e mitocondri citoscheletro, ciglia e flagelli. Uso del microscopio ottico. COMUNICAZIONE TRA CELLULA E AMBIENTE Movimento dell'acqua e dei soluti: flusso di massa, diffusione, osmosi, trasporto per mezzo di proteine, pompa sodiopotassio, trasporto mediato da vescicole, giunzioni cellula-cellula. TRASFORMAZIONI ENERGETICHE NELLA CELLULA Reazioni endoergoniche e esoergoniche. Reazioni di ossidoriduzione. Enzimi: struttura e funzioni. Cofattori dell'azione enzimatica. Sequenze biochimiche. L'ATP: meccanismo di azione. RESPIRAZIONE CELLULARE E GLICOLISI L'ossidazione del glucosio. La struttura dei mitocondri. Glicolisi, respirazione cellulare e bilancio energetico totale: cenni. Fermentazione. Strategie metaboliche nella cellula. Catabolismo e anabolismo FOTOSINTESI CLOROFILLIANA La reazione complessiva della fotosintesi. La natura della luce. La clorofilla e gli altri pigmenti. I cloroplasti. Gli stadi della fotosintesi. I prodotti della fotosintesi. DIVISIONE CELLULARE La divisione cellulare nei procarioti e negli eucarioti. Il ciclo cellulare: interfase, regolazione del ciclo cellulare e fattori che influenzano la divisione della cellula. La mitosi e le sue fasi. La citodieresi. Spiralizzazione del dna. Divisione cellulare e riproduzione negli organismi.

4 MEIOSI E RIPRODUZIONE SESSUATA Cellule aploidi e diploidi. Meiosi e ciclo vitale. Eventi che precedono la meiosi. Fasi della meiosi: meiosi I e meiosi II. Confronto tra mitosi e meiosi. La meiosi nella specie umana: oogenesi e spermatogenesi. Meiosi e riproduzione sessuata. Il cariotipo. Gli errori nella meiosi.. CLASSIFICAZIONE DEGLI ORGANISMI VIVENTI Nomenclatura binomia. Classificazione gerarchica: categorie tassonomiche. Filogenesi e criteri di classificazione. Classificazione e caratteristiche evolutive di procarioti, protisti, funghi, alghe, piante. Siena, 07/06/2017 L insegnante Emmi Tozzi

5 LICEO SCIENTIFICO STATALE GALILEO GALILEI Siena Anno scolastico 2016/2017 PROGRAMMA DI SCIENZE NATURALI Classe III D I Quadrimestre CLASSIFICAZIONE DEGLI ORGANISMI VIVENTI Evoluzione delle piante: caratteristiche e cicli vitali di alghe, briofite, felci, gimnosperme, angiosperme. I funghi. Organizzazione strutturale degli animali; sviluppo embrionale e specializzazione dei tessuti. Classificazione degli Invertebrati e dei Vertebrati. ECOLOGIA Ecosistemi e flusso di energia. Catene e reti alimentari. Biodiversità. Cicli biogechimici. MODELLI DI EREDITARIETA' Esperimenti di Mendel; leggi della segregazione e dell'assortimento indipendente Determinazione del genotipo; testcross; Malattie genetiche umane causate da alleli recessivi e Dominanti. Mutazioni. Interazioni tra alleli dello stesso gene e tra alleli di geni diversi: dominanza incompleta; codominaza e alleli multipli (gruppi sanguigni); epistasi; pleiotropia; eredità poligenica. Geni e ambiente. I cromosomi sessuali e i caratteri legati al sesso; malattie genetiche umane legate al sesso. Localizzazione dei geni: gruppi di associazione; ricombinazione; mappe cromosomiche; cromosomi giganti. BIOLOGIA MOLECOLARE DEL GENE La natura del DNA e gli esperimenti con i batteriofagi Il modello di Watson e Crick: la doppia elica. Duplicazione del DNA; frammenti di Okazaki e telomeri; proofreading Relazione tra geni e proteine: l'rna e la sintesi delle proteine: la trascrizione, il codice genetico e la traduzione. Mutazioni puntiformi e loro conseguenze. REGOLAZIONE DELL'ESPRESSIONE GENICA L'espressione genica nei batteri: l'operone Il DNA del cromosoma eucariote e la regolazione genica negli eucarioti; elaborazione dell'mrna. Proteomica. GENETICA DI VIRUS E BATTERI La genetica dei batteri: modalità di trasferimento del DNA La genetica dei virus: ciclo litico e ciclo lisogeno, virus a DNA e a RNA Virus e cancro: oncogeni e geni oncosoppressori I trasposoni. Viroidi e prioni. LA TECNOLOGIA DEL DNA E LA GENOMICA Tecnologia del DNA ricombinante; i frammenti di restrizione; trascrittasi inversa; la tecnica PCR; clonazione del DNA e librerie genomiche; sequenziamento del DNA; ibridazione degli acidi nucleici; polimorfismi della lunghezza dei frammenti di restrizione; il genoma umano. Biotecnologie: sintesi di proteine utili mediante batteri; utilizzo di microrganismi contro gli inquinanti; organismi transgenici; clonazione dei mammiferi. Terapie geniche.

6 II Quadrimestre IL CORPO UMANO Organizzazione strutturale gerarchica del corpo umano. I tessuti: epiteliale, connettivo, muscolare e nervoso. Ghiandole endocirne ed esocrine. Organi e sistemi. Gli scambi con l'ambiente esterno e l'omeostasi. La regolazione della temperatura corporea. ALIMENTAZIONE E DIGESTIONE Il passaggio e la trasformazione del cibo nel sistema digerente umano: cavità orale, faringe, esofago, stomaco, intestinuo tenue e crasso. Le funzioni del fegato e del pancreas. Le principali patologie gastriche. Alimentazione e salute: energia dagli alimenti; amminoacidi essenziali, vitamine e sali minerali LA RESPIRAZIONE E GLI SCAMBI GASSOSI Il passaggio e lo scambio di gas nel sistema respiratorio umano: le vie respiratorie e i polmoni. La ventilazione polmonare. Il controllo della respirazione. Gli scambi gassosi tra sangue e tessuti. Il trasporto di ossigeno e diossido di carbonio. Le principali patologie del sistema respiratorio. IL SANGUE E LA CIRCOLAZIONE Il sistema cardiovascolare umano. La struttura del cuore e dei vasi sanguigni. Il ciclo cardiaco e la regolazione del battito. La pressione del sangue; il controllo della distribuzione del sangue. Passaggio di sostanze attraverso le pareti dei capillari. Costituzione del sangue. Il meccanismo della coagulazione del sangue. Le malattie del cuore e dei vasi sanguigni. La trattazione dei seguenti sistemi è stata effettuata mediante lavori di gruppo: IL SISTEMA ESCRETORE L'anatomia del sistema escretore e la funzione dei reni. Patologie dell'apparato escretore. Regolazione della temperatura corporea. I SISTEMI LINFATICO E IMMUNITARIO Il sistema linfatico. Immunità innata e immunità acquisita.la risposta immunitaria specifica. I vaccini. Le allergie. Malattie da immunodeficienza. IL SISTEMA NERVOSO E GLI ORGANI DI SENSO Fisiologia del sistema nervoso. La comunicazione tra neuroni. Il sistema nervoso periferico. Anatomia del sistema nervoso centrale. Le suddivisioni dell encefalo. Il telencefalo e la corteccia cerebrale. Elaborazione delle informazioni e delle emozioni. La percezione sensoriale. IL SISTEMA ENDOCRINO Anatomia e fisiologia del sistema endocrino. Le ghiandole endocrine presenti nell encefalo. La tiroide e la paratiroidi, le ghiandole surrenali e il pancreas. IL SISTEMA RIPRODUTTORE Il sistema riproduttore maschile. Il sistema riproduttore femminile. Dall accoppiamento alla fecondazione. Lo sviluppo dell embrione. Siena, 07/06/2016 L'insegnante Emmi Tozzi

7 LICEO SCIENTIFICO STATALE GALILEO GALILEI Siena Anno scolastico 2016/2017 PROGRAMMA DI SCIENZE NATURALI Classe III L I Quadrimestre CLASSIFICAZIONE DEGLI ORGANISMI VIVENTI Evoluzione delle piante: caratteristiche e cicli vitali di alghe, briofite, felci, gimnosperme, angiosperme. I funghi. Organizzazione strutturale degli animali; sviluppo embrionale e specializzazione dei tessuti. Classificazione degli Invertebrati e dei Vertebrati. ECOLOGIA Ecosistemi e flusso di energia. Catene e reti alimentari. Biodiversità. Cicli biogechimici. MODELLI DI EREDITARIETA' Esperimenti di Mendel; leggi della segregazione e dell'assortimento indipendente Determinazione del genotipo; testcross; Malattie genetiche umane causate da alleli recessivi e Dominanti. Mutazioni. Interazioni tra alleli dello stesso gene e tra alleli di geni diversi: dominanza incompleta; codominaza e alleli multipli (gruppi sanguigni); epistasi; pleiotropia; eredità poligenica. Geni e ambiente. I cromosomi sessuali e i caratteri legati al sesso; malattie genetiche umane legate al sesso. Localizzazione dei geni: gruppi di associazione; ricombinazione; mappe cromosomiche; cromosomi giganti. BIOLOGIA MOLECOLARE DEL GENE La natura del DNA e gli esperimenti con i batteriofagi Il modello di Watson e Crick: la doppia elica. Duplicazione del DNA; frammenti di Okazaki e telomeri; proofreading Relazione tra geni e proteine: l'rna e la sintesi delle proteine: la trascrizione, il codice genetico e la traduzione. Mutazioni puntiformi e loro conseguenze. REGOLAZIONE DELL'ESPRESSIONE GENICA L'espressione genica nei batteri: l'operone Il DNA del cromosoma eucariote e la regolazione genica negli eucarioti; elaborazione dell'mrna Proteomica. GENETICA DI VIRUS E BATTERI La genetica dei batteri: modalità di trasferimento del DNA La genetica dei virus: ciclo litico e ciclo lisogeno, virus a DNA e a RNA Virus e cancro: oncogeni e geni oncosoppressori I trasposoni. Viroidi e prioni. LA TECNOLOGIA DEL DNA E LA GENOMICA Tecnologia del DNA ricombinante; i frammenti di restrizione; trascrittasi inversa; la tecnica PCR; clonazione del DNA e librerie genomiche; sequenziamento del DNA; ibridazione degli acidi nucleici; polimorfismi della lunghezza dei frammenti di restrizione; il genoma umano. Biotecnologie: sintesi di proteine utili mediante batteri; utilizzo di microrganismi contro gli inquinanti; organismi transgenici; clonazione dei mammiferi. Terapie geniche.

8 II Quadrimestre IL CORPO UMANO Organizzazione strutturale gerarchica del corpo umano. I tessuti: epiteliale, connettivo, muscolare e nervoso. Ghiandole endocirne ed esocrine. Organi e sistemi. Gli scambi con l'ambiente esterno e l'omeostasi. La regolazione della temperatura corporea. ALIMENTAZIONE E DIGESTIONE Il passaggio e la trasformazione del cibo nel sistema digerente umano: cavità orale, faringe, esofago, stomaco, intestinuo tenue e crasso. Le funzioni del fegato e del pancreas. Le principali patologie gastriche. Alimentazione e salute: energia dagli alimenti; amminoacidi essenziali, vitamine e sali minerali LA RESPIRAZIONE E GLI SCAMBI GASSOSI Il passaggio e lo scambio di gas nel sistema respiratorio umano: le vie respiratorie e i polmoni. La ventilazione polmonare. Il controllo della respirazione. Gli scambi gassosi tra sangue e tessuti. Il trasporto di ossigeno e diossido di carbonio. Le principali patologie del sistema respiratorio. IL SANGUE E LA CIRCOLAZIONE Il sistema cardiovascolare umano. La struttura del cuore e dei vasi sanguigni. Il ciclo cardiaco e la regolazione del battito. La pressione del sangue; il controllo della distribuzione del sangue. Passaggio di sostanze attraverso le pareti dei capillari. Costituzione del sangue. Il meccanismo della coagulazione del sangue. Le malattie del cuore e dei vasi sanguigni. La trattazione dei seguenti sistemi è stata effettuata mediante lavori di gruppo: IL SISTEMA ESCRETORE L'anatomia del sistema escretore e la funzione dei reni. Patologie dell'apparato escretore. Regolazione della temperatura corporea. I SISTEMI LINFATICO E IMMUNITARIO Il sistema linfatico. Immunità innata e immunità acquisita.la risposta immunitaria specifica. I vaccini. Le allergie. Malattie da immunodeficienza. IL SISTEMA NERVOSO E GLI ORGANI DI SENSO Fisiologia del sistema nervoso. La comunicazione tra neuroni. Il sistema nervoso periferico. Anatomia del sistema nervoso centrale. Le suddivisioni dell encefalo. Il telencefalo e la corteccia cerebrale. Elaborazione delle informazioni e delle emozioni. La percezione sensoriale. IL SISTEMA ENDOCRINO Anatomia e fisiologia del sistema endocrino. Le ghiandole endocrine presenti nell encefalo. La tiroide e la paratiroidi, le ghiandole surrenali e il pancreas. IL SISTEMA RIPRODUTTORE Il sistema riproduttore maschile. Il sistema riproduttore femminile. Dall accoppiamento alla fecondazione. Lo sviluppo dell embrione. Siena, 07/06/2016 L'insegnante Emmi Tozzi

9 LICEO SCIENTIFICO STATALE GALILEO GALILEI Siena Anno scolastico 2016/2017 PROGRAMMA di CHIMICA Docente: Tozzi Emmi Classe: IV C LA QUANTITA CHIMICA: LA MOLE Legge di combinazione dei volumi e principio di Avogadro. Massa atomica e molecolare. Isotopi. Mole, massa molare e principio di Avogadro. Calcoli con le moli. Le formule chimiche: composizione percentuale, formula empirica minima e formula molecolare Volume molare, equazione di stato dei gas ideali, miscele gassose e legge di Dalton. Equazioni di reazione e bilanciamento. Calcoli stechiometrici. ALL'INTERNO DELL'ATOMO La natura elettrica della materia; le particelle fondamentali; i modelli atomici di Thomson e Rutherford; numero atomico, numero di massa e isotopi;la natura della luce e gli spettri atomici; l'atomo di Bohr; il modello atomico a strati; l'ipotesi di De Broglie e il principio di indeterminazione; l'equazione d'onda e il modello a orbitali; i numeri quantici; configurazione elettronica degli elementi. IL SISTEMA PERIODICO L'opera di Mendeleev; la moderna tavola periodica; la struttura a strati dell'atomo e la valenza; simbologia di Lewis; proprietà periodiche (raggio e volume atomico, energia di ionizzazione, affinità elettronica, elettronegatività). I LEGAMI CHIMICI I gas nobili e la regola dell'ottetto; la scala dell'elettronegatività; il legame covalente (semplice e multiplo, puro, dativo, di coordinazione, polare); il legame ionico e i composti ionici; il legame metallico; la tavola periodica e i legami chimici; Angoli di legame. Teoria VSEPR e geometria delle molecole. Polarità delle molecole. Teoria degli orbitali molecolari. Ibridazione degli orbitali. LE FORZE INTERMOLECOLARI Molecole polari e non polari; le forze intermolecolari (forze dipolo-dipolo, forze di London,legame a idrogeno); attrazioni fra atomi e molecole. Proprietà intensive dei liquidi. LA NOMENCLATURA DEI COMPOSTI CHIMICI Valenza e numero di ossidazione; le formule chimiche; nomenclatura tradizionale, IUPAC e Stock Nomenclatura dei composti binari dell'ossigeno e dell'idrogeno; sali binari Nomenclatura dei composti ternari: idrossidi, ossiacidi, sali ternari. I SOLIDI CRISTALLINI Classificazione dei solidi: cristalli ionici, covalenti, molecolari polari e non polari, metallici); struttura dei solidi e cella elementare; polimorfismo e isomorfismo. LE SOLUZIONI Proprietà delle soluzioni; solubilità delle sostanze; la concentrazione (concentrazioni percentuali, molarità, molalità, frazione molare); effetto del soluto sul solvente e proprietà colligative; solubilità e soluzioni sature; effetto della temperatura e della pressione sulla solubilità. LE REAZIONI CHIMICHE Reazioni di decomposizione, di sintesi, di scambio semplice, di doppio scambio, di neutralizzazione. Reazioni redox: bilanciamento con il metodo della variazione del numero di ossidazione. LA VELOCITA DI REAZIONE Velocità delle reazioni chimiche e fattori che la influenzano; equazione cinetica. Teoria degli urti. Energia di attivazione.

10 L EQUILIBRIO CHIMICO L'equilibrio dinamico e la reversibilità delle reazioni; la legge dell'azione di massa e la costante di equilibrio; il quoziente di reazione; il principio di Le Chatelier. ACIDI E BASI Le teorie di Arrhenius, di Bronsted-Lowry e di Lewis; la ionizzazione dell acqua e il ph; costante di dissociazione e forza di acidi e basi. PROGRAMMA di SCIENZE della TERRA MINERALI E ROCCE I minerali: struttura cristallina e proprietà fisiche; minerali silicatici e non silicatici; processi di formazione. Le rocce magmatiche intrusive ed effusive. Struttura delle rocce magmatiche. Classificazione dei magmi e delle rocce magmatiche. Origine dei magmi. Le rocce sedimentarie e il processo sedimentario. Classificazione e caratteristiche delle rocce sedimentarie: rocce clastiche, chimiche, organogene. Il processo metamorfico: tipi di metamorfismo.struttura delle rocce metamorfiche. Concetti di facies metamorfica e di serie. Il ciclo litogenetico. ATTIVITA DI LABORATORIO: Elettroliti forti ed elettroliti deboli. Reazioni di precipitazione di sali. Reazioni con sviluppo di gas. Titolazione acido-base. Idrolisi. Riconoscimento delle rocce magmatiche, sedimentarie e metamorfiche. Siena, 07/06/2017 L'insegnante Emmi Tozzi