Programma svolto di Scienze Anno scolastico 2013/14 Classe 3^ O Docente: prof.ssa Eliana Bertocchi Libri di testo in adozione:  “ Biologia – biologia molecolare ed evoluzione, metabolismo di base ” Campbell – Reece – Taylor – Simon - Dickey - Ed. Linx  “ Chimica – concetti e modelli. Dalla mole alla nomenclatura ” – Valitutti – Flasca – Tifi – Gentile - Ed. Zanichelli  “ I materiali della terra solida ” – A. Bosellini – Ed. Bovolenta Prerequisiti di Biologia: Divisione cellulare: divisione cellulare in cellula procariote ( scissione binaria ); mitosi e meiosi: finalità e fasi con cui si suddividono i due processi; errori di mitosi e meiosi. Ciclo cellulare. Genetica: importanza degli studi di Mendel. Le due leggi di Mendel: la legge della segregazione dei caratteri e dell’assortimento indipendente. Significato di carattere dominante e recessivo: la dominanza completa studiata da Mendel. Test cross. Quadrato di Punnett. Deduzioni di Mendel che anticipano le conoscenze del secolo successivo. Mutazioni . Casi di ereditarietà non mendeliana: interazioni alleliche ( dominanza incompleta, codominanza e alleli multipli ), interazioni geniche ( eredità poligenica ), pleiotropia Geni e ambiente Determinazione del sesso e geni portati dai cromosomi sessuali; caratteri umani legati al sesso ( daltonismo ed emofilia ) Alberi genealogici: caratteri ereditari autosomici dominanti e recessivi, caratteri legati al sesso Esercizi. Morgan e gli studi sulla Drosophyla. Gruppi di associazione Basi chimiche dell’ereditarietà. La disputa tra funzione ereditaria delle proteine e del DNA: esperimento dei batteriofagi. Struttura del DNA: da Miescher, Griffith, Hershey e Chase, Chargaff a Watson e Crick. Processo di duplicazione, ruolo degli enzimi e significato del rapporto di complementarietà. Ruolo della DNA polimerasi. Bolle di duplicazione nel cromosoma della cellula eucariote e significato di filamento veloce e lento. Errori di duplicazione. Gene-proteina. Struttura dell’RNA e codice genetico. mRNA, tRNA e rRNA. Sintesi proteica e RNA polimerasi. Poliribosomi. Significato delle mutazioni nella sintesi proteica. Esperimento di Jacob e Monod e scoperta dell’operone lac. Regolazione dell’espressione genica nelle cellule procariote: operone ( lattosio e triptofano ). Geni inducibili e reprimibili. Struttura del cromosoma eucariote e meccanismi di regolazione genica ( significato di differenziamento ): splicing dell’RNA, demolizione dell’mRNA, clivaggio della proteina, geni trasposoni e Barabara McClintock Genetica delle cellule tumorali      Attività di laboratorio: Mitosi in apici di cipolla Attività di laboratorio: estrazione del DNA da cellule vegetali Approfondimento: Proiezione del filmato: Morgan e i suoi esperimenti Approfondimento: rappresentazione spettacolo teatrale: Barbara McClintock Approfondimento: Conferenza Tumori e Progetto Martina Laboratorio di Microbiologia: Preparazione di terreni di coltura Monitoraggio di superfici e campionamento passivo dell’aria Semina di piastre Osservazione e descrizione di colture batteriche, conta delle colonie Colorazione Gram e classificazione di colonie batteriche pure Osservazione di colture di muffe Teorie fissiste ed evolutive: Fissismo e creazionismo a confronto Elementi di crisi del fissismo: le nuove conoscenze derivanti dai viaggi, la geologia ( la questione dell’età della Terra ) e la paleontologia ( l’interpretazione dei fossili ) Fissismo ed evoluzionismo a confronto: due diverse interpretazioni dell’adattamento e della varietà delle specie. Cuvier: la teoria delle catastrofi Lamarck: teoria evolutiva e principio dell’uso e non uso, principio della trasmissione dei caratteri acquisiti Darwin: il viaggio sul brigantino, il saggio di Malthus, di Lyell, la corrispondenza con allevatori e agricoltori Concetti chiave della teoria: variabilità e selezione naturale Prove a favore del processo evolutivo: selezione artificiale, il caso della Biston betularia, i fossili, strutture omologhe, embriologia  Approfondimento: Proiezione del filmato: Darwin Genetica delle popolazioni: significato di pool genico e fitness. Legge di Hardy-Weinberg: un modello matematico per studiare i cambiamenti genici nella popolazione. Mutazioni, flusso genico, deriva genetica ( l’effetto del fondatore e il fenomeno del “collo di bottiglia” ), accoppiamenti non casuali Genetica di microrganismi: Descrizione strutturale dei batteri. Plasmidi. Trasformazione, coniugazione e trasduzione batterica. DNA ricombinante: ruolo degli enzimi di restrizione, della DNA- ligasi; clonazione del DNA mediante plasmidi. Biotecnologia applicata ai microrganismi: sintesi di proteine  Attività di laboratorio: trasformazione batterica Sistema riproduttore: anatomia e fisiologia del sistema riproduttore maschile e femminile; controllo ormonale. Sviluppo embrionale. Contraccezione Struttura atomica e configurazione elettronica degli elementi: natura elettrica della materia, particelle atomiche; modello atomico di Thomson, Rutherford e Bohr; numeri quantici e orbitali; configurazione elettronica degli elementi Sistema periodico degli elementi e configurazione elettronica; simbologia di Lewis e regola dell’ottetto; proprietà periodiche degli elementi: raggio atomico dell’atomo neutro e degli ioni positivi e negativi, energia di ionizzazione, affinità elettronica, elettronegatività; metalli, non metalli e semimetalli  Approfondimento: filmato sui saggi alla fiamma e fuochi d’artificio Legame chimico: energia di legame e concetto di stabilità; legame covalente e sue classificazioni ( puro e polare, singolo e multiplo, dativo ); legame ionico e proprietà macroscopiche; legame metallico e proprietà microscopiche dei metalli Nomenclatura chimica dei composti inorganici: numero di ossidazione e regole di determinazione nei vari composti. Composti binari: ossidi, idruri, idracidi e sali derivati ( nomenclatura IUPAC e tradizionale ); reazioni di sintesi; composti ternari: idrossidi, ossiacidi e sali derivati ( nomenclatura IUPAC e tradizionale ); reazioni di sintesi.  Attività di laboratorio: reazioni di sintesi di ossidi basici e idrossidi ( metalli alcalini e alcalino-terrosi ); reazioni di sintesi di anidridi e ossiacidi ( zolfo e fosforo )  Attività di laboratorio: reazioni di salificazione Materiali della Terra solida: minerali e rocce Minerali: reticolo cristallino; proprietà fisiche dei minerali; polimorfismo e isomorfismo Classificazione dei silicati. Descrizione sommaria dei processi di formazione delle rocce magmatiche ( classificazione in rocce effusive e intrusive, rocce felsiche e mafiche ); ciclo litogenetico Magmatismo e vulcanesimo: Formazione del magma; Meccanismo dell’eruzione vulcanica e materiali di eruzione: gas, lava e materiali piroclastici  Approfondimento: proiezione del filmato “I vulcani”   Approfondimento: partecipazione al Convegno sulle cellule staminali a Milano ( Dott.ssa Cattaneo ) Approfondimento: partecipazione al progetto Salute: la storia del farmaco e il corretto uso dei farmaci 04 giugno ’14 Firma insegnante Firma studenti Lavoro estivo – classe 3^ O Anno scolastico 2013-14 Tutti gli studenti devono svolgere per settembre il seguente lavoro:  Dal libro “ Il calcolo stechiometrico – palestra delle competenze ” di Passeri - ed. Linx cap.1 : studiare la teoria ( escluse le miscele isotopiche ) + es. dal n°1 al n° 34 cap.2 : studiare la teoria ( escluse le reazioni di ossido-riduzione pag. 51-59 ) + es. dal n°1 al n° 28 cap.4 : studiare la teoria ( fino pag. 99, esclusa la frazione molare ) + es. dal n°1 al n° 13, dal n° 24 al 35  Lettura, a scelta, di uno dei tre libri suggeriti: fare una breve sintesi, esprimere un giudizio personale e le riflessioni che la lettura ha suggerito. Sulla selezione naturale: “ Il topo che amava i gatti e altre stranezze dell’evoluzione ” di M. Raymond – Ed. Bollati Boringhieri Sulla tavola periodica e gli elementi chimici: “ Il cucchiaino scomparso e altre storie della tavola periodica degli elementi ” – Sam Kean – Ed. Adelphi Sull’etica della vita e lo sviluppo embrionale: “ L’etica della vita – siamo uomini o embrioni? ” di E. Boncinelli – Ed. Rizzoli