Programma Scienze Naturali – II Anno Modulo 1: DNA e cromosomi Modulo 2: L’evoluzione e la genetica mendeliana Modulo 3: Ecologia Modulo 4: Il corpo umano Modulo 5: Chimica

1. DNA e Cromosomi Il DNA (acido desossiribonucleico) è la “molecola della vita”. ADENINA CITOSINA Struttura: 4 basi azotate, i nucleotidi GUANINA TIMINA Replicazione Funzioni: Trascrizione Traduzione Sintesi Proteica Il Codice Genetico è quel complesso di regole che collega la sequenza di basi del DNA alla sequenza di amminoacidi delle proteine.

Il DNA all’interno delle cellule Eucariote è compattato a formare i CROMOSOMI. Il numero totale dei cromosomi varia da specie a specie. Tutte le cellule somatiche umane contengono 23 coppie di cromosomi (cioè 46 cromosomi uguali a 2 a due – patrimonio diploide). Le cellule sessuali umane (ovociti e spermatozoi) possiedono 23 cromosomi singoli (patrimonio aploide)

Queste posizioni si chiamano ALLELI Su ogni coppia omologa di cromosomi, nella stessa posizione, si trovano i GENI, l’insieme di basi del DNA che controllano un determinato carattere. Queste posizioni si chiamano ALLELI Ogni gene può essere controllato da una o più coppie di alleli: carattere mendeliano semplice o multiplo. Spontanee Mutazioni: Indotte Replicazione Mutazioni geniche: Trascrizione Cancellazione Mutazioni cromosomiche: Duplicazione Traslocazione

2. L’evoluzione e la genetica mendeliana La Genetica di Popolazione studia la frequenza dei geni e dei genotipi (insieme di più alleli) nelle popolazioni e come essa varia nelle generazioni successive. L’Evoluzione è il risultato dei cambiamenti che avvengono nelle frequenze geniche di una popolazione Vantaggio Selettivo mutazione sostitutiva Svantaggio Selettivo mutazione casuale

Le leggi di Mendel Ogni carattere ereditario è controllato da uno o più geni (tratti di cromosoma) Le popolazioni mendeliane seguono le leggi dell’ereditarietà mendeliana: 1° legge di Mendel: legge della DOMINANZA 2° legge di Mendel: legge della SEGREGAZIONE

NASCITA, MORTE e MIGRAZONE La dinamica delle popolazioni è un metodo per studiare l’evoluzione. La numerosità di una popolazione è variabile. Tale variabilità è data da 3 elementi: NASCITA, MORTE e MIGRAZONE Popolazioni a generazioni SEPARATE Popolazioni a generazioni SOVRAPPOSTE

La Selezione Naturale è l’insieme dei fattori che tendono a sfavorire o a favorire un dato genotipo (insieme di alleli). Se un allele muta verso una forma più vantaggiosa, il nuovo allele può sostituire il primo per effetto della selezione e si diffonde in altre popolazioni per effetto della migrazione. Quando il nuovo allele è “fissato” in tutta la popolazione si parla di EVOLUZIONE UNITARIA.

3. Ecologia La teoria Attualista di Lyen fu fondamentale per la formulazione della teoria di Darwin: La storia della geologia si può spiegare attraverso l’azione di eventi atmosferici quali la pioggia, il mare, i terremoti e le eruzioni vulcaniche. La teoria Fissista era legata ad un’interpretazione letterale della Genesi: tutte le specie viventi hanno un’unica origine. Linneo ne fu un sostenitore. La teoria Catastrofista venne usata a sostegno della teoria Fissista, in contrasto con la contemporanea teoria di Lamarck (1800). Essa sosteneva che le catastrofi fossero il motore principale dell’estinzione e della successiva nascita di nuove specie.

Importanza della teoria: Teoria di Lamarck (1744 – 1829) Gli organismi viventi si sono evoluti in risposta al loro ambiente. Le parti del corpo più utilizzate si sviluppano di più. Questi caratteri acquisiti durante la vita possono essere trasmessi alla progenie – FALSO! Importanza della teoria: Smette di considerare le specie come immutabili: Il tempo diventa protagonista del mondo vivente Tutti gli esseri viventi hanno una somiglianza di base che li accomuna.

Teoria di Darwin (1809 – 1882) L’uomo non è il centro del mondo vivente, ma il risultato di un lungo cammino evolutivo iniziato con la comparsa della vita sulla Terra. Gli individui di una stessa specie non sono identici. Tra gli individui vi è lotta per la sopravvivenza. Nella lotta vincono gli individui che posseggono caratteristiche più adatte all’ambiente. Le mutazioni si accumulano nel tempo e danno origine a nuove specie. Anche l’isolamento di due popolazioni di una stessa specie provoca l’origine di due nuove specie (cammini evolutivi distinti).

La classificazione scientifica e Linneo (1707 – 1778) Classificazione: raggruppamento di tutte le specie viventi e fossili. Si utilizzano 8 diversi attributi di classificazione: Dominio, Regno, Phylum (Tipo per gli animali, Divisione per le piante), Classe, Ordine, Famiglia, Genere, Specie (Sottospecie, razza, …) UOMO DOMINIO Eucarioti REGNO Animale PHYLUM Cordati SUBPHYLUM Vertebrati CLASSE Mammiferi ORDINE Primati FAMIGLIA Ominidi GENERERE Homo SPECIE Homo Sapiens SOTTOSPECIE Homo Sapiens Sapiens

ARTI SUPERIORI ARTI INFERIORI 4. Il Corpo Umano Il corpo umano è l’intera struttura fisica dell’organismo umano. È suddiviso in: TESTA COLLO TORSO ARTI SUPERIORI ARTI INFERIORI Consiste di circa 100.000 miliardi di cellule. Più cellule formano un tessuto. Più tessuti formano un organo. Più organi formano un apparato o sistema. Scopo degli apparati del corpo umano è consentire le funzioni essenziali alla vita.

Gli apparati di organi del corpo umano sono: Apparato respiratorio (polmoni, vie respiratorie) Apparato digerente (bocca, faringe, esofago, stomaco, intestino) Apparato riproduttore (organi sessuali maschili e femminili) Apparato scheletrico (ossa, muscoli)

I sistemi di organi del corpo umano sono: Sistema circolatorio (vasi sanguigni e linfatici) Sistema immunitario (pelle, e cellule linfoidi e mieloidi) Sistema endocrino (ghiandole che secernono ormoni) Sistema nervoso (encefalo, cervelletto, midollo spinale, nervi)

Le malattie infettive sono dovute al contagio da parte di microorganismi (batteri, virus, parassiti, …) con conseguente sviluppo di sintomi caratteristici. Malattia Incubazione Agente Infettivo AIDS 5-8 anni HIV I e II Botulismo 5-10 ore Tossine del Clostridium Botulinum Cisticercosi alcuni giorni Tenia Solium Epatite (A/B/C) Da 15 a 150 giorni Enterovirus DNA – Virus, Virus a RNA Herpes Zooster (fuoco di S. Antonio) varia Virus Varicella Zooster Tetano 9 – 20 giorni Clostridium tetani

Il Modello Atomico di BOHR (1885 - 1962) 3. Chimica Il Modello Atomico di BOHR (1885 - 1962) Gli atomi sono composti da particelle subatomiche ed ha una struttura: Nucleo composto da NEUTRONI e PROTONI circondato da ELETTRONI ELETTRONI NUCLEO

Gli atomi dei diversi elementi differiscono tra loro per il diverso numero di particelle che compongono il nucleo NUMERO ATOMICO (Z). Numero di protoni (e quindi elettroni) presenti nell’atomo. NUMERO DI MASSA (A). Numero totale di di particelle (protoni e neutroni) che compongono il nucleo dell’atomo. Gli ISOTOPI di uno stesso elemento hanno lo stesso Z, ma diverso A Le caratteristiche chimiche degli atomi dipendono da Z

Classificazione dei composti chimici I composti chimici sono classificati con 2 sistemi: Nomenclatura Tradizionale Nomenclatura IUPAC* * International Union of Pure and Applied Chemistry La nomenclatura tradizionale è precedente alla IUPAC e si basa sulla distinzione degli elementi in metalli e non metalli. La nomenclatura IUPAC è stata adottata in tutto il mondo nel 1971 e rispecchia fedelmente la composizione chimica dei composti

Chimica Organica La Chimica Organica è la chimica del Carbonio Qualunque essere vivente sulla Terra è formato da Carbonio e pochi altri Elementi (H, O, A, Ph, S, …) L’atomo del Carbonio ha 4 elettroni eterni che tende a condividere con altri atomi formando legami covalenti e quindi composti stabili.