PROGRAMMA DELLE ATTIVITA’ DIDATTICHE SVOLTE PRO 7-03 MODULO 34

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Rev. 02 Data 24-05-10 Pagina 1 di 3

PROGRAMMA DELLE ATTIVITA’ SVOLTE NELL’ANNO SCOLASTICO 2019/2020

MATERIA SCIENZE NATURALI DOCENTE SANTINA BUSELLI

CLASSE III A CORSO ORDINARIO

ARGOMENTI SVOLTI

L’EVOLUZIONE e LA SUA STORIA (Modulo 6 a.s. 2018/2019) Teorie pre-evolutive: Anassimandro, Lucrezio; Aristotele, fissismo; C. Linneo, creazionismo; G.

Cuvier, catastrofismo. Teorie pre-evoluzione: Leclerc de Buffon; AtJ. Hutton, attualismo; W.

Smith, fossili guida. Teorie evolutive: Lamarck; influenza di Lyell e Malthus su Darwin; viaggio sul HRM Beagle; flora e fauna delle Galapagos; speciazione; lotta per la sopravvivenza; variabilità;

selezione naturale; principi alla base del processo evolutivo. A. Wallace.

Teoria dell’evoluzione. Prove a sostegno dell'evoluzione: paleontologiche; embriologiche;

biogeografiche; geniche. Microevoluzione. Strutture omologhe ed analoghe.

LA SISTEMATICA COME EVOLUZIONE DELLA DIVERSITA’ (Modulo 7 a.s. 2018/2019) Specie. Classificazione binomia di Linneo. Tassonomia. Taxa. Sistematica. Filogenesi, alberi

filogenetici. Biologia dello sviluppo, omologie nello sviluppo embrionale; sistematica molecolare.

Criteri utilizzati per la classificazione: tipo di cellula; organismi uni e pluricellulari; autotrofi, chemiosintetici e fotosintetici, eterotrofi; anaerobi obbligati e facoltativi, aerobi.

Dominio Archaea; archeobatteri. Dominio Bacteria; eubatteri. Caratteristiche salienti dei batteri, utilizzo nell’alimentazione e come simbionti.

Dominio Eukarya: Regnum Protista: protozoi, forme libere e parassiti; funghi mucillaginosi; muffe d’acqua, Plasmopara viticola, Phytophthora infestans; alghe unicellulari, fitoplancton, e pluricellulari, rodofite, feofite, clorofite.

Regnum Animalia, criteri per determinare le relazioni evolutive: foglietti embrionali; simmetria del corpo; presenza o meno del celoma; tipo di sviluppo da uovo ad adulto. Phyla: phylum Porifera;

phylum Cnidaria. phylum Platyhelminthes; phylum Nematoda; phylum Annelida; phylum Arthropoda; phylum Mollusca; phylum Echinodermata; phylum Chordata, subphyla cefalocordati, urocordati, emicefalocordati; classi dei vertebrati, evoluzione, strutture omologhe.

Regnum Fungi, lieviti muffe; ife, micelio, corpo fruttifero, riproduzione asessuata e sessuata, saprofiti. Simbiosi licheni e micorrize.

Regnum Plantae, divisioni: Briofite; Tracheofite; Pteridofite; Spermatofite; Gimnosperme;

Angiosperme, Monocotiledoni e Dicotiledoni.

Caratteristiche principali delle diverse divisioni: tracheofite comparsa di xilema e floema;

spermatofite, gimnosperme semi nudi; angiosperme semi protetti, fiore, specie monoiche e dioiche, monocotiledoni e dicotiledoni, struttura di una foglia.

ECOLOGIA (Modulo 8 a.s. 2018/2019) Principi di ecologia; sistemi; ecosistema, biotopo, biocenosi. Catene e reti alimentari; livelli trofici,

produttori, consumatori primari, consumatori secondari, consumatori terziari, detritivori, saprofagi e saprofiti. Ciclo di materia, flusso di energia; cicli biogeochimici, ciclo del carbonio; ciclo dell'azoto;

ciclo del fosforo.

Competizione intraspecifica; competizione interspecifica, simbiosi, mutualismo, commensalismo,

parassitismo, ectoparassiti ed endoparassiti; predazione.

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Nicchia ecologica, nicchia fondamentale e nicchia realizzata; perturbazioni ambientali; successione ecologica primaria e secondaria, comunità climax.

Unità ecologiche in ordine di complessità crescente, specie, popolazione, comunità, ecosistema, bioma, biosfera. Ecosistemi terrestri, biomi. Successione di biomi all’aumentare di latitudine e altitudine. Ecosistemi acquatici: d'acqua dolce, zona litoranea, zona limnetica, zona profonda;

marini, zona intertidale, zona litoranea, zona pelagica, zona bentonica e bentonica abissale;

organismi plancton, necton, bentos.

NOZIONI PRELIMINARI di CHIMICA (Modulo 0) Materia; proprietà fisiche intensive ed estensive; trasformazioni fisiche e chimiche. Grandezze fisiche fondamentali e derivate, unità misura, simboli nel S.I.; multipli e sottomultipli delle unità di misura; strumenti di misurazione; classificazione chimica della materia; sistemi omogenei: sostanze pure (elementi e composti); miscele omogenee (soluzioni); sistemi eterogenei: stati fisici diversi della stessa sostanza in equilibrio; miscele eterogenee (colloidi; sospensioni).

Leggi ponderali: legge di Lavoisier; legge di Proust; legge di Dalton. Teoria atomica di Dalton.

Particelle subatomiche; numero atomico, numero di massa. Isotopi, abbondanze isotopiche, unità di massa atomica; massa atomica assoluta; massa atomica relativa. Tavola periodica: periodi, gruppi, elementi rappresentativi e di transizione, lantanidi ed attinidi; metalli, alcalini, alcalino-terrosi; non metalli, alogeni, gas nobili; metalloidi, semiconduttori. Molecola. Formula chimica: formula di struttura, formula bruta; formula molecolare, unità formula. Rappresentazione dei composti mediante modelli: a sfere e bastoncino; a spazio pieno. Massa molecolare assoluta e relativa; massa formula assoluta e relativa. Mole, massa molare, volume molare, costante di Avogadro. Equazioni chimiche; bilanciamento. Reagente limitante, reagente in eccesso. Resa teorica, resa effettiva e resa percentuale. Calcoli stechiometrici.

STRUTTURA ATOMICA (Modulo 1) Radiazioni elettromagnetiche; luce; quanti; lunghezza d'onda, frequenza, ampiezza; spettro elettromagnetico; velocità della luce, energia di un fotone. Spettri: continuo; di assorbimento; di emissione a righe. Modello atomico di Dalton. Esperimenti con i tubi di Crookes, raggi catodici, scoperta dell'elettrone, modello atomico di Thomson. Esperimento di Goldstein, tubi a raggi catodici con catodo forato, raggi canale, scoperta di particelle positive; esperimento e modello atomico di Rutherford; teoria dei quanti di Planck; quanto di energia Einstein, fotone. Spettro a righe di emissione dell'idrogeno; serie di Balmer, legge di Rydberg; modello atomico di Bohr, livelli energetici; numero quantico principale; modello di Bohr-Sommerfield, numero quantico secondario. Newton, natura corpuscolare della luce; Huygens, natura ondulatoria della luce, rifrazione, dispersione, diffrazione, interferenza; prove della duplice natura della luce, effetto fotoelettrico di Einstein. Duplice natura dell’elettrone, effetto Compton; ipotesi di De Broglie.

Principio di indeterminazione di Heisenberg. Equazione di Shrödinger. Orbitale di Born. Principio di esclusione di Pauli. Numeri quantici; tipi di orbitali; energia degli orbitali. Regola di Hund.

Configurazione elettronica degli elementi. Configurazione elettronica esterna. Livello ed elettroni di valenza. Sistema periodico di Mendeleev. Tavola periodica. Principali proprietà periodiche degli elementi: volume atomico; dimensioni di atomi e dei rispettivi ioni; numero di elettroni del livello più esterno; energia di ionizzazione; affinità elettronica; elettronegatività; carattere metallico e non metallico.

LEGAMI CHIMICI e STRUTTURA MOLECOLARE (Modulo 2) Legami chimici. Teoria di Lewis e legame covalente. Elettronegatività. Legame covalente apolare.

Legame covalente polare. Legame ionico. Energia di legame. Formule di struttura di Lewis, regole

e loro applicazione, calcolo della carica formale. Strutture di risonanza, ibrido di risonanza. Legame

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covalente di coordinazione. Geometria delle molecole. Teoria VSEPR. Molecole polari e apolari.

Teoria del legame di valenza, VB; ibridazione sp, sp2, sp3; orbitali ibridi. Legami σ; legami π.

GLI STATI della MATERIA (Modulo 3) Stati della materia, gas. Leggi dei gas: legge di Boyle; legge di Charles; Legge di Gay-Lussac.

Legge combinata dei gas. Legge della combinazione dei volumi. Principio di Avogadro. Equazione di stato dei gas ideali. Legge delle pressioni parziali di Dalton. Legge di Graham. Teoria cinetico- molecolare. Stati condensati della materia. Forze intermolecolari di Van der Waals: interazioni dipolo-dipolo, legame a idrogeno; interazioni dipolo-dipolo indotto; interazioni dipolo istantaneo- dipolo indotto, forze di London. Fattori che influiscono sull'intensità delle forze di London:

polarizzabilità, numero di atomi, tipo di struttura lineare o ramificata. Interazioni ione-dipolo.

Passaggi di stato, equilibri dinamici. Pressione di vapore all'equilibrio del liquido, influenza di temperatura e composizione chimica. Pressione di vapore all'equilibrio del solido. Punto di ebollizione normale, influenza delle forze di attrazione intermolecolare. Diagrammi di fase di acqua e diossido di carbonio, punto triplo, curva della pressione di vapore del solido, curva della pressione di vapore del liquido, curva del punto di fusione, punto critico, fluidi supercritici. Struttura interna dello stato solido. Reticolo cristallino; nodi reticolari, piano e maglia reticolare, cella elementare.

Cella cubica semplice, a facce centrate, a corpo centrato. Solidi amorfi. Curve di riscaldamento di solidi cristallini ed amorfi. Tipi di cristallo e proprietà fisiche: cristalli ionici; cristalli molecolari;

cristalli covalenti; cristalli metallici; legame metallico. Nanotecnologie. Microscopio a forza atomica; fullerene di Buckminster, fullereni, nanotubi di carbonio, grafene.

STECHIOMETRIA CHIMICA (Modulo 5) Reazioni di ossidoriduzione. Ossidazione; riduzione; agenti ossidanti ed agenti riducenti.

Bilanciamento di reazioni redox in forma molecolare e ionica netta.

Numero di ossidazione degli atomi nei composti. Reazione dei metalli con acidi. Calcoli stechiometrici.

GENETICA CLASSICA (Modulo 6) Leggi di Mendel. Quadrato di Punnet; test cross. Eredità non mendeliana. Dominanza incompleta.

Codominanza. Alleli multipli. Epistasi. Eredità poligenica. Pleiotropia. Autosomi, cromosomi sessuali, determinazione del sesso. Esperimenti di Morgan su caratteri legati al sesso; malattie genetiche e alberi genealogici; malattie autosomiche dominanti, corea di Huntigton, e recessive, albinismo; malattie umane legate al sesso: daltonismo, distrofia di Duchenne; sindrome dell'X fragile; favismo.

Linkage; studi di Sturtevant sul crossing over in Drosophila melanogaster, unità di mappa; mappe cromosomiche. Cromosomi politenici.

GENETICA MOLECOLARE (Modulo 7)

Miescher, nucleina. Esperimenti di Griffith su colonie R e S di Streptococcus pneumoniae, fattore

di trasformazione; esperimento di Avery, DNA fattore di trasformazione; esperimento di Hershey e

Chase, DNA materiale ereditario. Regole di Chargaff su relazioni quantitative di basi azotate in

organismi di specie diverse. Diffrazione ai raggi X del DNA. Watson e Crick, elaborazione del

modello a doppia elica del DNA. Duplicazione semiconservativa del DNA; DNA elicasi, DNA

topoisomerasi; RNA primasi, primer; s.s.b.p.; DNA polimerasi III, dNTP, allungamento in

direzione 5’ 3’; filamento guida e filamento in ritardo, frammenti di Okazaki; clamp loader DNA

polimerasi III e sliding clamp; esonucleasi, DNA polimerasi I, ligasi. Proofreading; sistema

mismatch repair; sistema di riparazione per escissione dei nucleotidi, per dimeri di timina da

irradiazione con raggi UV. PCR, meccanismo e applicazioni. Cromosoma batterico, nucleoide,

plasmidi. Cellule eucariote cromatina, istoni, nucleosoma; eucromatina, eterocromatina. Genoma

umano, contenuto percentuale di: geni codificanti; introni e attivatori; parti non codificanti;

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sequenze ripetute; ripetizioni brevi in tandem STRs, moderatamente ed altamente ripetute.

Telomeri, telomerasi. Sintesi proteica.

Carrara, 06/06/2020 Prof.ssa Santina Buselli