PROGRAMMA DI SCIENZE Docente: Prof. Anna Banfi

Testi in adozione:

Sadava, Hills, Heller, Berenbaum - ILCARBONIO,GLIENZIMI,ILDNA- BIOCHIMICA e BIOTECNOLOGIE - Zanichelli - ISBN 9788808337313

Fantini F., Monesi S., Piazzini S. - LA TERRA E IL PAESAGGIO-DINAMICHE DELLA GEOSFERA - ed. BOVOLENTA - ISBN 9788808343666

CHIMICA:

Lo studio della chimica organica è stato condotto principalmente in classe quarta, per svolgere in classe quinta solo alcuni aspetti conclusivi, volti a sottolineare

1) la stretta relazione tra configurazione , proprietà e attività delle molecole organiche, attraverso lo studio della chiralità delle molecole, e

2) la complessità e versatilità molecolare ottenibile con la formazione di polimeri, naturali e artificiali.

Quest’ultimo argomento è stato spunto di riflessione per tematiche di sostenibilità ambientale, e raccordo alle unità didattiche di biochimica.

BIOCHIMICA:

Struttura e funzioni delle molecole biologiche, trattatati in classe quarta, sono stati ripassati rapidamente, per passare alla trattazione delle principali vie metaboliche, anaboliche e cataboliche

BIOLOGIA

Gli argomenti trattatati ampiamente in classe quarta, inerenti al DNA e alle sue funzioni, alla sintesi proteica e regolazione dell’espressione genica, dopo un rapido ripasso, hanno portato a spiegare come le conoscenze acquisite nel campo della biologia molecolare vengano utilizzate per mettere a punto le biotecnologie.

Il percorso si è concluso con un’attività sperimentale condotta da esperti esterni, che fornendo materiali non disponibili a scuola, hanno permesso agli studenti di purificare e digerire un plasmide con enzimi di restrizione ed analizzare i prodotti con

elettroforesi su gel di agarosio.

SCIENZE DELLA TERRA

Il programma di scienze della Terra è stato interrotto in terza con lo studio di minerali e rocce, e non sono stati svolti argomenti in quarta. La programmazione è perciò ripresa con la trattazione dei fenomeni vulcanici e sismici, del comportamento plastico

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Inoltre, essendo i fenomeni atmosferici già stati trattati in classe prima, si è ripreso unicamente il bilancio energetico dell’atmosfera e l’effetto serra, per introdurre la trattazione dei problemi attuali legati al cambiamento climatico.

Chimica organica: gli enantiomeri e la chiralità

 Le proprietà chirali: attività ottica e reattività

 La rappresentazione delle molecole chirali, rappresentazione prospettica e proiezione di Fischer

 La convenzione R-S

 Molecole con più centri chirali, i diastereoisomeri.

Chimica organica: i polimeri

 I polimeri plastici: storia, usi, chimica

 Classificazione dei polimeri.

 Reazioni di polimerizzazione: polimerizzazione per addizione con esempi. Il polipropilene isotattico.

 Polimerizzazione per condensazione con esempi, poliesteri e poliammidi

 Caratteristiche, esempi ed utilizzi di diversi polimeri

 Cicli di vita dei materiali polimerici, il riciclo. Biodegradabilità dei polimeri.

 Biopolimeri e bioplastiche

 Attività di laboratorio: produzione di una bioplastica Biochimica e metabolismo

 Aspetti energetici delle reazioni biochimiche, reazioni accoppiate. Importanza e ruolo dell’ATP.

 Gli enzimi: importanza, struttura, classificazione. Cofattori e coenzimi. Modello dell’adattamento indotto. Attività enzimatica e sua regolazione. Equazione di Michaelis-Menten

 Gli aspetti generali del metabolismo: anabolismo e catabolismo, vie metaboliche.

 Ossidoriduzioni nel metabolismo, ruolo di NAD⁺/NADH.

 Metabolismo dei carboidrati:

o Glicolisi: fase endoergonica e fase esoergonica

o Destino del piruvato in condizioni anaerobiche: fermentazione lattica e alcolica

o Decarbossilazione del piruvato e produzione di acetilCoA o Ciclo di Krebs e sua regolazione

o Catena respiratoria, accoppiamento chemiosmotico e fosforilazione ossidativa, ATP sintasi

o Glicogenolisi e glicogeno sintesi. Gluconeogenesi. La regolazione della glicemia, attività di insulina e glucagone, ruolo di fegato e pancreas.

 Metabolismo dei lipidi (cenni)

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 Metabolismo degli aminoacidi (cenni a transaminazione e deaminazione).

 Vie metaboliche e regolazione. Il controllo del metabolismo.

 Flusso di energia e significato biologico della fotosintesi: ruoli di fase luminosa e fase oscura

 Le reazioni della fase luminosa: fotolisi dell’acqua, schema Z delle catene di trasporto degli elettroni.

 Il ciclo di Calvin e la sintesi degli zuccheri.

 Fotorespirazione Le biotecnologie

 Genetica di virus e batteri:

o I virus. Batteriofagi: ciclo litico e ciclo lisogeno o Cicli riproduttivi dei virus animali. Retrovirus.

o Coniugazione, trasformazione, trasduzione nei batteri o I plasmidi.

 La tecnologia del DNA ricombinante:

o Il DNA ricombinante, enzimi di restrizione e ligasi

o Il clonaggio di un gene utilizzando colture batteriche: i vettori, la trasformazione batterica, la selezione dei cloni.

o Isolamento e amplificazione di un gene: preparazione di cDNA da mRNA.

Librerie genomiche.

o Elettroforesi, Southern blotting

o PCR. Sequenziamento del DNA con il metodo Sanger

o Cenni a genomica, trascrittomica e proteomica. Bioinformatica o Tecnica DNA fingerprinting e applicazioni, l’indagine genetica o Tecnologia CRISPR e applicazioni.

 Applicazioni e potenzialità delle biotecnologie

o Le biotecnologie in agricoltura: Agrobacterium tumefaciens e plasmide Ti, produzione di piante transgeniche (esempi). OGM

o Clonazione animale. Animali geneticamente modificati.

o Cenni alle biotecnologie in campo biomedico: produzione di farmaci e vaccini. Terapia genica

o Cenni alle biotecnologie per l’ambiente e il biorisanamento. I biocarburanti

o Cenni alle cellule staminali e staminali indotte

 Laboratorio di biologia molecolare con l’associazione Econoscenza: Estrazione e digestione di un plasmide, elettroforesi su gel di agarosio.

I principi della stratigrafia

 I principi della stratigrafia

 Strati e giacitura delle rocce

 Ambienti di sedimentazione (cenni). Fossili. Correlazioni stratigrafiche.

Attività ignea

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 Caratteristiche strutturali e modalità di raffreddamento del magma. Magmi primari e magmi anatettici.

 Meccanismo di eruzione e prodotti vulcanici

 Attività vulcanica esplosiva ed effusiva. Classificazione di eruzioni ed edifici vulcanici. Esempi di eruzioni vulcaniche

 Attività vulcanica nell’area mediterranea. Il Vesuvio, l’Etna

 Il rischio vulcanico

 Distribuzione geografica dell’attività ignea I terremoti

 Movimenti tettonici e deformazione delle masse rocciose

 Comportamento elastico e plastico delle rocce: pieghe e faglie. Pieghe coricate, falde di ricoprimento, finestre tettoniche

 Origine dei terremoti, la teoria del rimbalzo elastico.

 Le caratteristiche delle onde sismiche, registrazione e informazioni dai sismogrammi. Come si determina l’epicentro di un terremoto.

 Scale sismiche: scala Richter e scala MCS. Effetti di un terremoto

 Distribuzione geografica dei terremoti.

 Rischio sismico, previsione e prevenzione L’interno della Terra

 L’indagine sismologica: il comportamento delle onde sismiche, discontinuità sismiche e interno della Terra.

 Struttura stratificata della Terra. Crosta, mantello e nucleo. Geoterma e stati fisici degli strati. Litosfera e astenosfera. Isostasia. Crosta continentale e oceanica.

Dinamica della litosfera

 Teoria della deriva dei continenti di Wegener, le prove

 Morfologia dei fondali oceanici: dorsali e fosse. L’espansione dei fondali oceanici

 La teoria della tettonica a placche. Caratteristiche delle placche e dei loro margini. Fenomeni ai margini di zolla

 Il motore delle placche

 Distribuzione di vulcani, terremoti e orogenesi alla luce della tettonica a zolle. I punti caldi.

 Cenni alla storia geologica d’Italia I cambiamenti climatici

 Il ciclo del carbonio: fase geochimica, ruoli dei viventi, ruolo degli oceani Serbatoi e flussi.

 Il ciclo del carbonio come regolatore dell’equilibrio nella distribuzione dei gas serra. Le fonti dei gas serra.

 Il bilancio energetico della Terra. Effetto serra e suo incremento.

 Lo studio dei cambiamenti climatici e metodi di indagine per la ricostruzione del clima nel passato: dati diretti e dati proxy

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 Acidificazione degli oceani e innalzamento del livello marino.

 Gli scenari futuri

Saronno, 15 maggio 2019

Il Docente I rappresentanti di classe

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CLASSE V^ C, a.s.2018/2019

Docente: Prof.ssa Nicoletta Anselmi