Le analisi sono state progettate ed organizzate di volta in volta dagli studenti, operando in modo autonomo e responsabile sulla base delle metodiche analitiche fornite dagli insegnanti e sotto la loro supervisione.
Per alcune di esse hanno preparato gli standard e/o controllato il titolo, valutando l’impatto ambientale, i consumi dei reattivi e l’organizzazione logistica del laboratorio.
Le valutazioni sono state effettuate tenendo conto di varie competenze quali:
- abilità sviluppate singolarmente sulle varie tipologie di analisi effettuate con prove pratiche;
- dimostrazione di capacità applicative ed ordine esecutivo delle procedure di laboratorio;
- dimostrazione sulla coerenza del dato analitico trovato.
- collaborazione e funzionalità delle attività svolte in gruppo.
Programma Svolto
- Ripasso: cifre significative, calcoli stechiometrici su concentrazioni e diluizioni.
- Statistica: mediante foglio Excel, costruzione di istogramma utilizzando una serie di dati, scarto dei dati anomali, test di Dixon; per misure di volume con strumenti differenti ed
32 elaborazione statistica dei dati con calcolo accuratezza e precisione, mediante test T e test F.
Analisi delle acque:
- Durezza, metodo volumetrico e colorimetrico - Nitrati, metodo spettrofotometrico
- Bicarbonati, metodo volumetrico e potenziometrico - Cloruri, metodo volumetrico e conduttometrico - Solfati, metodo turbidimetrico.
- Ossidabilità al permanganato, metodo volumetrico - Ossigeno disciolto, metodo di Winkler
- Fosfati, metodo spettrofotometrico
- Ammoniaca, metodo spettrofotometrico.
Analisi degli oli:
- Acidità
- Numero di Perossidi
- Numero di Iodio (metodo di Wijs) - Delta K
- Spettrofotometria nel visibile
- Composizione acidi grassi olio mediante gascromatografia Analisi dei Vini:
-Acidità
-Anidride solforosa -Grado alcolico
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CHIMICA ORGANICA E BIOCHIMICA
(ORE TOTALI 4: 3 LABORATORIO, 1 TEORIA) PROF. ARIANNA ANGELINI; PROF. OPPEDISANO ELISA
FINALITA’
La finalità del corso è quella di far conoscere agli studenti la struttura, la funzione e le trasformazioni delle biomolecole che sono alla base del funzionamento del nostro organismo, con particolare riferimento ai processi metabolici ed ai meccanismi di regolazione degli stessi;
di far acquisire un metodo critico nello studio e padronanza dei nessi tra gli argomenti presentati.
CONOSCENZE e CAPACITA’
• Capacità di riconoscere, classificare e saper descrivere la struttura chimica delle principali classi di carboidrati (monosaccaridi, disaccaridi, polisaccaridi), di lipidi (acidi grassi, esteri del glicerolo, fosfolipidi) e degli amminoacidi che costituiscono le proteine;
compresa la capacità di valutare le proprietà connesse con la presenza, in tali biomolecole, di gruppi funzionali, le proprietà chimico-fisiche e le caratteristiche molecolari che sono alla base delle loro proprietà biologiche.
• Saper descrivere la struttura primaria delle proteine, le principali strutture secondarie (alfa-elica, foglietto-beta), la struttura terziaria e la struttura quaternaria. Saper discutere le forze che stabilizzano la struttura tridimensionale delle proteine e saper riconoscere le basi chimico-fisiche che determinano la strutturazione delle proteine globulari e fibrose. Conoscere le principali funzioni delle proteine.
• Saper descrivere la struttura degli acidi nucleici evidenziando la differenza fra DNA ed RNA (nucleotidi e nucleosidi); comprese le strutture tridimensionali (doppia elica del DNA, nucleosomi, cromatina, cromosoma).
• Capacità di esporre le fasi principali della duplicazione del DNA (direzione di replicazione, bolle di replicazione, frammenti di Okazaki).
• Capacità di presentare le fasi salienti della sintesi delle proteine e del meccanismo di regolazione. Conoscere i vari tipi di RNA e loro funzioni (m-RNA, t-RNA, r-RNA).
• Capacità di riconoscere i grafici relativi ai meccanismi di catalisi enzimatica, agli effetti dei fattori che li influenzano (concentrazione del substrato, dell’enzima, di cofattori, di inibitori, temperatura e pH), e quelli di inibizione (competitiva, non competitiva, incompetitiva), nonché quelli relativi alla regolazione. Saper argomentare l’equazione di Michaelis-Menten ed il significato della KM. Conoscere la classificazione degli enzimi e le reazioni delle principali sottoclassi.
• Saper comprendere l’importanza della produzione ed immagazzinamento dell’energia nei sistemi biologici, riconoscendo le molecole impiegate per tale scopo (ATP, NAD+, FAD).
• Conoscenza del metabolismo, con la capacità di descrivere le reazioni complessive delle vie metaboliche, saper discutere la funzione fisiologica delle stesse inquadrandole all’intermo del catabolismo o dell’anabolismo. Saper valutare i ricavi o i costi energetici connessi con le varie vie e saper cogliere il significato fisiologico delle
34 relazioni tra le vie metaboliche dei carboidrati (glicolisi e ciclo di Krebs), dei lipidi (catabolismo del glicerolo e -ossidazione degli acidi grassi) e delle proteine (deaminazione ossidativa degli a.a.).
• Saper illustrare le differenze fra cellule eucariote e procariote. Conoscere i processi di trasporto di membrana.
• Generalità sui virus e batteri.
METODOLOGIE DIDATTICHE
Durante la didattica in presenza, la metodologia scelta si è basata su lezioni frontali con spiegazione alla lavagna, mediante schemi esemplificativi, creando gli stimoli per interventi cercando di mantenere alto il grado di attenzione. Si è lavorato più che altro su una elaborazione del libro di testo e non solo, fatta dall’insegnante, dato che il testo in uso risulta troppo dettagliato e, in taluni casi, oltre misura complesso. In alcuni casi sono stati utilizzati dei filmati esemplificativi per argomenti complessi. Durante i brevi periodi di didattica a distanza, si è proceduto con lezioni sincrone mediante l’ausilio di meet, gestendo le lezioni utilizzando le funzioni di classroom ed inviando agli studenti foto delle lavagne delle spiegazioni preparate dall’insegnante che agevolassero le annotazioni, fornendo schemi esemplificativi sui vari argomenti da discutere comunque nelle lezioni in video conferenza.
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STRUMENTI DI VERIFICA e VALUTAZIONE
Al termine di ogni modulo, sono state effettuate delle verifiche scritte con valutazione orale, permettendo agli alunni con risultato insufficiente di poter recuperare con altre tipologie di verifica perlopiù orali.
Per gli alunni DSA si è sempre provveduto ad integrare oralmente la verifica scritta risultata insufficiente.
La valutazione del profitto scolastico è stata effettuata mediante test scritti con domande a risposta aperta e/o chiusa, validi per la valutazione orale. Naturalmente sono stati effettuati anche dei colloqui individuali per la valutazione strettamente orale. Sono state valutate anche le prestazioni di laboratorio che hanno richiesto la consegna di una relazione specifica.
Nel periodo di didattica a distanza si è proceduto con le stesse modalità espresse precedentemente, tenendo comunque conto delle difficoltà oggettive dovute ai mezzi utilizzati. In particolare per le verifiche si è attivato un compito su classroom da consegnare entro i due moduli in video conferenza e con telecamera accesa, per gli studenti che ne erano dotati.
Per le prove orali si è tenuto conto della conoscenza dei contenuti, delle capacità espositive, dell’uso di un linguaggio specifico, della capacità di trovare collegamenti inerenti all’argomento. La valutazione complessiva tiene conto anche di altri elementi quali:
partecipazione ed interventi appropriati durante le lezioni, costanza dell’impegno,
35 autonomia nell’attività di laboratorio e puntualità nelle consegne, nonché dell’altruismo mostrato verso i compagni.
OSSERVAZIONI
Tutti gli alunni, con una sola eccezione, hanno raggiunto gli obiettivi cognitivi disciplinari in modo soddisfacente, con buona capacità espositiva ed hanno dimostrato durante tutto il corso dell’anno interesse per la materia e pro positività nelle attività di laboratorio.
CONTENUTI DISCIPLINARI
1. Lipidi: semplici e complessi, saturi, insaturi, polinsaturi, i grassi e gli oli, i triesteri del glicerolo. La saponificazione dei grassi, azione dei saponi e relativi problemi legati al loro utilizzo. L'idrogenazione dei grassi vegetali, l’irrancidimento. I fosfolipidi e la membrana cellulare, cenni ai terpeni, steroidi e cere.
2. Carboidrati: definizione e classificazione. I monosaccaridi: aldosi e chetosi, la chiralità e potere rotatorio specifico. Pentosi ed esosi: proiezioni di Fischer, serie D e serie L;
strutture emiacetaliche cicliche (formule di Haworth), strutture piranosiche e furanosiche, anomeria e mutarotazione, conformazione α e β del carbonio anomerico. Reazioni dei monosaccaridi: ossidazione e riconoscimento degli zuccheri, riduzione. Disaccaridi: legame glicosidico, maltosio, cellobiosio, saccarosio e lattosio (principali caratteristiche). Polisaccaridi: di riserva (amido e glicogeno) e di struttura (cellulosa).
3. Amminoacidi e proteine: gli amminoacidi naturali: polari e non polari, gli a.a. essenziali.
Acidità e basicità degli a.a., il punto isoelettrico e forma switterionica; elettroforesi. Il legame peptidico: struttura primaria, secondaria (α-elica e β-foglietto), terziaria e quaternaria delle proteine. Classificazione delle proteine: fibrose e globulari, loro funzioni.
4. Acidi nucleici: nucleotidi e nucleosidi, DNA ed RNA (differenze). Le basi azotate:
adenina, guanina, citosina, timina e uracile, il ribosio e deossiribosio. Struttura del DNA primaria, secondaria e terziaria (nucleo soma, cromatina e cromosoma) e accoppiamento fra le basi. Replicazione del DNA (semiconservativa, orientata, bidirezionale, frammenti di kazaki e bolle di replicazione). Gli RNA: mRNA, tRNA, rRNA e loro ruolo nella sintesi delle proteine. Sintesi proteica: trascrizione e traduzione, codoni, anticodoni e codice genetico, introni ed esoni, ruolo dei ribosomi.
Regolazione della sintesi proteica: promotori, operatore e repressore. Enzimi di restrizione, cenni alle mutazioni.
5. Enzimi: classificazione e caratteristiche: specificità. Gli enzimi e l’energia di attivazione, meccanismo d’azione e sito attivo, modello chiave-serratura e adattamento indotto.
Costituzione (oloenzima, apoenzima, cofattori). Fattori che influenzano la velocità di reazione enzimatica (concentrazione del substrato, concentrazione enzima, cofattori, pH, temperatura); equazione di Michaelis-Menten, significato della KM, equazione di
36 Lineweaver-Burk. Inibizione: competitiva, non competitiva, in competitiva, numero di turnover. Gli isoenzimi. Regolazione dell'attività enzimatica, gli enzimi allosterici, gli operoni, gli isoenzimi, meccanismi di controllo.
6. Energia e biochimica: cenni alle leggi della termodinamica, entalpia, entropia, energia libera, reazioni endoergoniche ed esoergoniche, reazioni accoppiate.
Molecole carrier: ATP, FAD e FMN, NAD, NADP, coenzima Q e citocromi. Stadi della produzione di energia. Produzione di acetil coenzima A.
7. Il metabolismo dei carboidrati: catabolismo ed anabolismo, via metabolica e ciclo metabolico. Vie anerobiche e aerobiche. La glicolisi: reazione complessivae bilancio energetico. Fermentazione lattica (reazione globale e bilancio energetico), fermentazione alcolica (reazione globale e bilancio energetico). Il ciclo di Krebs:
bilancio energetico globale. Catena respiratoria e fosforilazione ossidativa. Cenni su glicogeno lisi e glicogeno sintesi, gluconeogenesi (solo bilancio complessivo).
8. Metabolismo dei lipidi e delle proteine. Catabolismo del glicerolo, la β-ossidazione degli acidi grassi (solo bilancio complessivo), le funzioni degli acidi grassi. Il metabolismo degli a.a. : la deaminazione ossidativa degli a.a. .
9. La cellula: ripasso sulle caratteristiche generali, cellule procariotiche ed eucariotiche, membrana cellulare, modello a mosaico fluido, proteine integrali di membrana, trasporto di membrana passivo: diffusione semplice e diffusione facilitata (proteine carrier o proteine canale), trasporto attivo.
10. Generalità su virus e batteri: cenni alle caratteristiche dei virus e dei batteri.
ESERCITAZIONI DI LABORATORIO
1. RICHIAMI ALLA SICUREZZA: Norme di comportamento; DPI; frasi H e P; Schede di sicurezza.
2. CONOSCENZA LABORATORIO: Ripasso su ubicazione e utilizzo vetreria; DPC; etichette prodotti chimici; esempi di schede di sicurezza.
4. POLARIMETRIA: Richiami sul polarimetro, preparazione soluzioni standard di fruttosio, saccarosio e glucosio, costruzione retta di taratura, Analisi incognita.
5. CROMATOGRAFIA SU STRATO SOTTILE: Preparazione soluzioni standard di amminoacidi. Preparazione di miscele eluenti per TLC amminoacidi, prove di semina e sviluppo lastre. Determinazione qualitativa di miscele di amminoacidi. Identificazione mediante TLC degli amminoacidi presenti sul palmo della mano.
6. ELETTROFORESI: Introduzione, spiegazione apparecchiatura, montaggio e smontaggio dell’apparecchiatura. Preparazione tamponi. Prove in bianco di diversi amminoacidi.
7. STUDIO DEI FATTORI CHE INFLUENZANO LA VELOCITÀ DI UNA REAZIONE ENZIMATICA: Osservazione dell’azione dell’enzima catecolasi e studio della sua attività al variare di temperatura, pH, concentrazione dell’enzima e concentrazione del substrato. Preparazione in autonomia di diverse soluzioni tampone.
8. SINTESI DELL’ACETATO DI ISOAMILE: Sintesi della sostanza responsabile dell’aroma di banana, richiami sull’utilizzo dell’imbuto separatore e del distillatore.
9.
MICROSCOPIA:Il microscopio ottico,spiegazione e utilizzo. Tecniche di preparazione vetrini per microscopia a secco e a fresco. Tecniche di colorazione, utilizzo del blu di metilene e colorazione di Gram. Preparazione e osservazione di vetrini di lievito, fermenti lattici e yogurt.Preparazione vetrini cellule vegetali e animali e loro osservazione.
FERMENTAZIONE ALCOLICA: Ideazione in autonomia di una metodica per la produzione di alcol etilico a partire da lievito e una fonte di glucosio. Separazione e identificazione del prodotto ottenuto.
37 Libro di testo: Biochimicamente di Boschi e Rizzoni - Zanichelli .
Per gli argomenti svolti all'inizio dell' anno scolastico: carboidrati, lipidi, proteine ed acidi nucleici, si è utilizzato il libro di testo della precedente classe quarta, in possesso degli studenti:
Chimica Organica (settima edizione)- H. Hart e altri - Zanichelli
Genova
G
LI ALUNNIG
LI INSEGNANTI38