HOME V1 + V2 + V3 + Studiafacile - Selezione di pagine by ELI Publishing

Coordinamento editoriale: Marco Mauri Progettazione editoriale e revisione scientifica: Marinella Torri Redazione: Marina Mansi, Edistudio Progetto grafico e impaginazione: Edistudio Copertina: Edistudio Ricerca iconografica: Martina Mirabella, Marina Mansi Disegni: Daniele Gianni Immagini di copertina: Shutterstock La rubrica Lezioni in anteprima e la stesura degli storyboard di alcuni video sono a cura della professoressa Chiara Amati. Si ringrazia la professoressa Janet Harmer per la revisione linguistica dei materiali in lingua inglese. La rubrica CLIL Project è a cura di Christina Cattaneo e Maria Vezzoli. La gamification Mission 2030 è realizzata da Eicon, Torino. Referenze iconografiche: ICP, Shutterstock, Musacchio e Ianniello – ANSA, www.scilogex.com, Wikipedia, news.un.org, Jeff Elstone, www.topsoilwestsussex.co.ok, Goody Clairenstein, www.ilcambiamento.it, www.universalmedicalinc.com, Jpedreira, Wiedehopf20, www.cittanuova.it, NASA, Gregory Smith Tutte le altre immagini provengono dall’Archivio Principato. Per le riproduzioni di testi e immagini appartenenti a terzi, inserite in quest’opera, l’editore è a disposizione degli aventi diritto non potuti reperire, nonché per eventuali non volute omissioni e/o errori di attribuzione nei riferimenti.

Contenuti digitali Progettazione: Giovanna Moraglia, Marco Mauri Realizzazione: Alberto Vailati Canta, Giovanna Moraglia, Chiara Amati, Giuliano Mannini, Marta Bencich, bSmart labs ISBN 978-88-416-1414-3 Home 1 + Skill Book + DVD ISBN 978-88-416-1415-0 Home 1 + Skill Book ISBN 978-88-6706-455-7 Home 1 + Skill Book sola versione digitale Prima edizione: gennaio 2020 Ristampe 2025 2024 VI V

2023 IV

2022 III

2021 II

2020 I

Printed in Italy © 2020 - Proprietà letteraria riservata. È vietata la riproduzione, anche parziale, con qualsiasi mezzo effettuata, compresa la fotocopia, anche ad uso interno o didattico, non autorizzata. Le fotocopie per uso personale del lettore possono essere effettuate nei limiti del 15% di ciascun volume dietro pagamento alla SIAE del compenso previsto dall’art. 68, commi 4 e 5, della legge 22 aprile 1941 n. 633. Le riproduzioni per finalità di carattere professionale, economico o commerciale o comunque per uso diverso da quello personale, possono essere effettuate a seguito di specifica autorizzazione rilasciata da CLEARedi (Centro licenze e autorizzazioni per le riproduzioni editoriali), corso di Porta Romana 108, 20122 Milano, e-mail autorizzazioni@clearedi.org e sito web www.clearedi.org. L’editore fornisce – per il tramite dei testi scolastici da esso pubblicati e attraverso i relativi supporti o nel sito www.principato. it – materiali e link a siti di terze parti esclusivamente per fini didattici o perché indicati e consigliati da altri siti istituzionali. Pertanto l’editore non è responsabile, neppure indirettamente, del contenuto e delle immagini riprodotte su tali siti in data successiva a quella della pubblicazione, dopo aver controllato la correttezza degli indirizzi web ai quali si rimanda.

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scienze GREEN

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per l’

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per ripassare le lezioni e listening in lingua inglese.

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tipologia a correzione immediata.

Raccolta Insieme di oggetti digitali.

HTML Oggetti interattivi

Presentazioni digitali dei contenuti delle unità.

Collegamento web È il gioco online per scoprire i 17 obiettivi e i traguardi dell’Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile.

per visualizzare e approfondire i contenuti.

Realtà Aumentata L’applicazione librARsi permette di accedere ai contenuti multimediali direttamente da smartphone e tablet in modo semplice e rapido: • scarica l’App gratuita • inquadra la pagina del libro in cui sono presenti le icone dei contenuti digitali • accedi ai contenuti multimediali

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COME È FATTO IL TUO LIBRO?

È organizzato in PERCORSI, UNITÀ e LEZIONI. IL PERCORSO

È un vero e proprio itinerario di apprendimento circolare che propone lo studio di contenuti scientifici affini, ad esempio l’aria, l’acqua e il suolo o gli animali invertebrati e vertebrati, utilizzando diversi metodi per conoscerli: inizia con video o attività sperimentali, passa attraverso i contenuti delle unità e si conclude con un compito di realtà, o un’attività CLIL, che si collega agli argomenti iniziali, li amplia e li sviluppa anche in chiave pluridisciplinare.

per l’

Vuoi sapere quali argomenti affronterai, perché è importante conoscerli, che cosa saprai fare dopo averli studiati? Nell’apertura dell’UNITÀ trovi tutto quello che ti serve, anche l’anteprima delle lezioni disponibile online!

LE NOSTRE TAPPE

LUCE E VITA DELLE PIANTE

PARTENZA!

MATERIALI

IL MONDO DEI MICRORGANISMI

UNITÀ

Realizziamo un esperimento per verificare come la luce influisce sulla sopravvivenza delle piante.

una pianta da appartamento cartoncino nero forbici nastro adesivo trasparente

1. Tagliamo due pezzi di cartoncino nero grandi abbastanza da coprire completamente una foglia della pianta. 2. Mettiamo i due pezzi di cartoncino sulle due superfici della foglia e uniamoli con il nastro adesivo, in modo che la foglia non riceva luce. 3. Attendiamo 7 giorni. 4. Rimuoviamo il cartoncino e osserviamo il colore delle foglie.

I REGNI DEI FUNGHI E DELLE PIANTE

UNITÀ

“Che cos’è un animale?” Risponderemo a questa domanda descrivendo forma, struttura e funzioni del corpo degli animali che hanno permesso loro di adattarsi all’ambiente.

LA SCIENZA E IL SUO METODO

UNITÀ

CONOSCENZE E ABILITÀ

IL METODO SPERIMENTALE

lezione 2

MISURARE LE GRANDEZZE: LUNGHEZZA, SUPERFICIE E VOLUME

lezione 3

MISURARE LE GRANDEZZE: MASSA, PESO E TEMPO

lezione 4

LA RAPPRESENTAZIONE GRAFICA DEI DATI

FOCUS

Ci interessa Perché?

COMPETENZA 2

KEY WORDS Listening

➜ COMPETENZA MULTILINGUISTICA

Capacità di comprendere, esprimere e interpretare concetti, pensieri, sentimenti, fatti e opinioni in forma sia orale sia scritta.

Molluscs are invertebrates. They have a soft body that is often protected by a hard shell. Snails, slugs, clams, cuttlefish and octopuses are all molluscs. Some species live in fresh water and others on land, but most molluscs live in the sea. Water molluscs breathe through gills while land molluscs have a simple lung. They reproduce sexually.

■ THE CLASSES OF MOLLUSCS

IL REGNO DEGLI ANIMALI: I VERTEBRATI

Senza il metodo sperimentale la “scienza moderna” non sarebbe mai nata e, soprattutto, gli scienziati non avrebbero mai potuto raccogliere tutte quelle conoscenze che hanno fatto progredire la fisica, la chimica, la biologia e tutte le scienze. Per comprendere come è fatta la realtà e come funziona, la scienza ci insegna che occorre seguire un metodo a tappe condiviso e comprensibile da tutti: seguirlo comporta impegno, tenacia e pazienza e spesso i risultati si vedono dopo molti anni di ricerca. Questa, però, è la sola strada da seguire per non cadere nella trappola di spiegazioni magiche e fantasiose della realtà, che ancora oggi tengono molte persone prigioniere dell’ignoranza e della paura.

GASTROPODS

Continueremo il nostro viaggio nel regno animale descrivendo i vertebrati e i cordati, il phylum a cui appartengono gli animali che meglio conosciamo; pesci, anfibi, rettili e mammiferi, la classe della quale anche noi facciamo parte.

Le piante si nutrono

gills branchie lung polmone snail chiocciola slug lumaca crawl strisciare scrape raspare cuttlefish seppia squid calamaro octopus polpo o piovra beak becco clam vongola mussel cozza oyster ostrica scythe falce

CEPHALOPODS

This class includes snails (a) and slugs (b), living both on the earth and in water. They have a large ventral foot that they use to crawl. They also have a radula, a type of tongue with built-in teeth. It helps them to scrape plants. Some gastropods do not have a shell, or they have a very small one. Some of them have very beautiful shells that have a spiral or cone shape. a

COMPREHENSION EXERCISES 1. Read the information about molluscs and tick the characteristics for each class in the table below. CLASS

FOOT ventral

scythe

MOVEMENT tentacles

NUTRITION small jumps

crawl

scrape plants

block their food

filter water

Bivalves Cephalopods

■ THE ANATOMY OF A SNAIL

BIVALVES

This class includes cuttlefish (a), squids (b) and octopuses (c). They have strong tentacles and a mouth with a hard beak. They swim using their tentacles or by blowing out water from a muscular tube called a siphon. They also use their tentacles to pick up food and put it in their mouth. They do not usually have a shell but sometimes they have a very delicate bone inside their body, called a cuttlefish bone or a squid pen.

swim

Gastropods

This class includes clams (a), mussels (b), and oysters (c). Their shell is divided into two parts called valves. Many bivalves must attach to rocks or other surfaces to live. Some live on the sandy seabed. Their food is shaped like a scythe and they make small jumps if they want to move. They eat by filtering the water in their habitat.

Visceral mass The visceral mass contains the stomach and intestines, the lungs and all the reproductive organs.

Shell The shell protects the body of the snail. It can have many colours and shapes, according to the species and the food the snail eats.

REPRODUCTIVE ORGAN

INTESTINE LUNG b

b RADULA

239 358

PERCORSO DI APPRENDIMENTO 4

Head It has a mouth, eyes, and tentacles.

Foot The foot is a muscle which allows the snail to move.

Mantle The mantle (in red) covers the visceral mass and extends over the sides and back like a fold of skin.

PERCORSO DI APPRENDIMENTO 4

359

Idee per stimolare la curiosità e la tua voglia di conoscere.

ANCHE NOI SCIENZIATI

LEZIONI in ANTEPRIMA

Le presentazioni digitali delle lezioni.

TAG CLOUD

CLIL The International System of Units

Le parole-chiave dell’unità per costruire la tua mappa dei contenuti.

grafico

grandezza

metodo sperimentale

esperimento superficie

lunghezza

CONOSCENZE e ABILITÀ alla prova COMPETENZE alla prova Apprendisti stregoni

tabella

tempo unità di misura

RIPASSIAMO CON LE MAPPE

massa

Ordinare le conoscenze. Osservare e descrivere un fenomeno. Analizzare e confrontare un insieme di dati. Saper leggere un grafico per ricavare dei dati.

volume

COMPETENZE

peso

L’elenco delle lezioni e delle rubriche.

Conoscere e descrivere le fasi del metodo sperimentale. Sapere che cosa significa misurare e quali sono le grandezze fondamentali. Conoscere il Sistema Internazionale di unità di misura (SI). Scegliere lo strumento adatto alla grandezza da misurare. Eseguire misure di grandezze diverse. Saper rappresentare i dati raccolti con tabelle e grafici.

lezione 1

238

VIVENTI

MOLLUSCS

There are three main classes of molluscs: gastropods, cephalopods and bivalves.

MATERIA

Le conoscenze e le competenze che potrai acquisire.

Molluscs Metteremo alla prova la nostra conoscenza della lingua inglese descrivendo gli invertebrati che appartengono alle diverse classi dei molluschi e l’anatomia della chiocciola (pag. 358).

IL REGNO DEGLI ANIMALI: GLI INVERTEBRATI

UNITÀ

Guardiamo il video per scoprire in che modo le piante si producono le sostanze nutritive grazie all’energia luminosa.

CLIL PROJECT

Conosceremo le caratteristiche dei funghi, che vivono ricavando le sostanze nutritive da altri organismi, e delle piante, che invece le producono da sole grazie alla fotosintesi.

UNITÀ

Attività capovolta 1. Le foglie non coperte sono tutte della stessa tonalità di verde? 2. La foglia coperta col cartoncino come appare rispetto alle altre? Ha un aspetto sano oppure sembra meno in salute? 4. Che cosa non ha funzionato nella foglia coperta col cartoncino?

ARRIVO!

Faremo la conoscenza di virus, batteri e protisti, organismi così piccoli da essere visibili soltanto al microscopio, ma capaci di vivere in condizioni ambientali difficili, spesso impossibili per altri organismi.

ESECUZIONE

CLIL PROJECT

L’UNITÀ

VIVENTI

APPRENDIMENTO di APPRENDIMENTO

PERCORSO

Per conoscere, conservare e migliorare la nostra CASA COMUNE, la Terra!

CLIL PROJECT

scienze GREEN

LA LEZIONE

È il momento dello studio: comincia a casa, con un video o realizzando un esperimento, poi conosci più da vicino aspetti e fenomeni naturali. Per aiutarti nella lettura, definizioni e verifiche sono in caratteri ad alta leggibilità!

TERRA

LEZIONE

3 3. LE ACQUE CONTINENTALI: DAL

3 Il corso di un torrente è piuttosto breve, il letto è molto inclinato e le sue acque scorrono tumultuosamente, formando rapide e cascate.

4 Una volta raggiunta la valle, le acque dei torrenti si raccolgono in un corso d’acqua più ampio, il fiume.

mare o nell’oceano. intorno per disperdere i detriti portati dal fiume, Se l’energia del mare non è sufficiente che si allarga verso il mare, il delta. Foci alla foce si forma un deposito a forma triangolare 5 . e del Mississippi nel Golfo del Messico a delta sono quelle del Po nel Mar Adriatico correnti e le o sfocia in una zona di mare dove le Se invece il fiume è povero di detriti allontanati come negli oceani, i depositi vengono intense, particolarmente sono maree allungato, l’estuario 6 . dalla costa e si forma così una foce a imbuto La vita di un fiume

2 Le parti di un fiume immissario lago sorgente

PERCORSO 2 UNITÀ 1

5. LE ACQUE SOTTERRANEE

6 Una foce a estuario.

nel sotle crepe e le fratture delle rocce, penetra Quando l’acqua piovana si infiltra tra che di roccia impermeabile, ad esempio argilla, tosuolo finché non incontra uno strato che si forma una falda acquifera. costringe l’acqua ad accumularsi: è così sotterraneo di acqua dolce. La falda acquifera è un serbatoio

Esistono due tipi di falde acquifere: parte infeda uno strato impermeabile solo nella • le falde freatiche sono delimitate sotto la superficie terrestre; riore; si formano a pochi metri di profondità impermeabili profonde e sono delimitate da due strati • le falde artesiane sono più entro i quali l’acqua è in pressione. sol’acqua viene filtrata e ripulita dalle particelle Durante la sua discesa nel sottosuolo, importanti risono acquifere falde le motivo lide più grandi e dalle impurità. Per questo potabile. attingere per approvvigionarsi di acqua serve da cui, scavando dei pozzi, si può

KEY WORDS torrente torrent fiume river lago lake

RISPONDO, RISOLVO, APPLICO Rispondi. disciolto nell’acqua? 1. Qual è il sale più abbondante e mare? 2. Qual è la differenza tra oceano Vero o falso? inferiore di un fiume. 1. I meandri sono tipici del corso fiumi poveri di detriti. 2. La foce a estuario si forma nei si chiama emissario. 3. Il fiume che entra in un lago

➜ RICAVARE INFORMAZIONI DA UN’IMMAGINE foce a delta

112

e e torrenti possono riempire avvallamenti Durante il loro corso verso il mare, fiumi formando accumuli d’acqua dolce, i laghi. depressioni della superficie terrestre, l’emissario. suo immissario, quello che ne esce è Il corso d’acqua che entra nel lago è il costante, ma i laghi possono essere alimentati Grazie ad essi il livello del lago rimane acque piovane. anche da sorgenti sotterranee e dalle poco a immissari: dagli trasportati dai detriti I laghi vengono progressivamente colmati tutto. poi in paludi e infine scompaiono del a poco si trasformano dapprima in stagni,

VERSO LE COMPETENZE

emissario meandro

5 Il delta del Mississippi ripreso dallo spazio.

PRESENTAZIONE

4. I LAGHI

TORRENTE AL FIUME

racche si trovano sulle terre emerse. Sono Le acque continentali sono tutte le acque e, sotto forma di ghiaccio, nei ghiacciai. colte nei fiumi, nei laghi, nelle falde acquifere dalle assorbite dal terreno, quelle che sgorgano Le acque piovane che non vengono delle nevi e dei ghiacci, scorrono sui sorgenti e quelle provenienti dallo scioglimento alvei). (o letti i naturali, canali terreni in pendenza scavando veri e propri dei torsulla superficie terrestre possono essere I corsi d’acqua in perenne movimento la loro caratteristiche, tra cui la loro ampiezza, renti o dei fiumi a seconda di alcune scorre. pendenza e la quantità di acqua che vi montuoche, in genere, si trova in una regione Il torrente è un corso d’acqua irregolare e di conseguenza il suo letto si asciuga. sa. Durante l’estate può non essere alimentato fiumi. i grandi, corsi d’acqua sempre più I torrenti confluiscono via via a formare alterna periodi di piena con dell’anno corso nel perenne: Il fiume è un corso d’acqua di un cioè non è mai privo d’acqua. Il corso periodi di magra, ma non è mai in secca, 2 . corso superiore, corso medio e corso inferiore fiume può essere distinto in tre parti: di più torrenti in valle della sorgente, alla confluenza • Il corso superiore si trova a traha una forte velocità ed è in grado di una zona in forte pendenza 3 . L’acqua e di scavare profondamente il fondovalle, sportare massi di dimensioni considerevoli a V. formando valli dal caratteristico profilo L’acqua riduce la avvicina a una zona più pianeggiante. • Nel corso medio il fiume si 4 . parte dei frammenti di roccia (i detriti) sua velocità e abbandona sul fondo gran deposita detriti fiume ha una pendenza minima. Il fiume • Nel corso inferiore il letto del è ostacolato dai suoi stessi depositi. Il corso sempre più fini e fatica ad avanzare, perché direzione e forma delle curve, dette meandri. spesso cambiare a costretto è d’acqua nel alla foce, cioè sbocca in un lago oppure Al termine del suo corso, il fiume arriva

Attività di flipped classroom, video o attività sperimentale, da realizzare a casa o in classe.

I contenuti scientifici, illustrati con fotografie, disegni, schemi, tabelle, sono corredati dal miniglossario in inglese, Key words.

foce a estuario

corso d’acqua

E SPIEGARE UN FENOMENO

alle domande. Osserva con attenzione e rispondi sono indicati due tipi Nel disegno delle falde acquifere e il pozzo di falda di pozzi: il pozzo di falda artesiana freatica. 1. Quale dei due pozzi è più profondo? zampilla l’acqua 2. Perché in un pozzo artesiano in superficie?

L’idrosfera

strato di roccia permeabile pozzo di falda freatica

strati di roccia impermeabile

falda freatica falda artesiana

Il mare e le acque continentali

pozzo di falda artesiana

LEZIONE 3

113

Le attività di Rispondo, risolvo, applico mettono subito alla prova le tue conoscenze e ti aiutano a costruire le competenze.

LEZIONE

KEY WORDS

ECO

Ambiente ed ecologia diventano argomenti di studio, arricchiti dalle informazioni green di Generazione ambiente e dai collegamenti con gli obiettivi dell’Agenda 2030.

ECO

LEZIONE ECO

LEZIONE

crepaccio crevasse morena moraine calotta glaciale ice sheet

UN PIANETA DA CONSERVARE: L’AGENDA 2030 TERRA

UN PIANETA DA CONSERVARE: L’AGENDA 2030

La definizione di sviluppo sostenibile vuole farci capire che non è possibile continuare con uno sfrenato utilizzo delle risorse naturali, in quanto esse non sono infinite. Il consumo delle risorse naturali genera processi irreversibili, come ad esempio l’estinzione di specie animali e la desertificazione, o processi che sono sì reversibili ma solo in periodi di tempo molto più lunghi della durata della vita di un uomo come, ad esempio, il processo di rimboschimento delle foreste. Lo sviluppo sostenibile introduce anche due concetti: quello di equilibrio tra uomo e ambiente, in base all’idea per la quale il consumo di una risorsa naturale non deve superare la capacità della Terra di rigenerarla, e il concetto di equità, in quanto a tutti gli abitanti della Terra deve essere garantita la giusta parte di risorse necessarie per aspirare a una vita migliore. Per questi motivi la sostenibilità ha tre componenti fondamentali 2 : • economica: dare lavoro a tutti gli esseri umani per garantire il sostentamento della popolazione ed eliminare le disuguaglianze sociali; • sociale: garantire a tutti istruzione, sicurezza, sanità e giustizia; • ambientale: conservare e tutelare la capacità della Terra di rigenerare le risorse naturali.

periodi di tempo molto più lu il processo rimboschiment di un ghiacc parti 4 Le di Lo sviluppo sostenibile intro ambiente, in base all’idea p superare la capacità della Ter 1. VERSO UNO SVILUPPO SOSTENIBILE Le risorse offerte dalla Terra sono limitate ed esauribili. gli abitanti della Terra deve Usiamo l’acqua, consumiamo il suolo, inquiniamo l’aria troppo veÈ il gioco online per scoprire i 17 obiettivi e i traguardi dell’Agenda 2030 locemente rispetto alla naturale capacità della Terra di rigenerare le risorse naturali e assorbire i nostri rifiuti. aspirare a una vita migliore. per sviluppo sostenibile. Per questelo ragioni l’ONU, l’Organizzazione delle Nazioni Unite, ha proposto di ripensare al Per questi motivi la sostenibi nostro modello di sviluppo economico e di scegliere la strada della tutela e della conÈ stato recentemente servazione delle risorse naturali. economica: dare lavoro a • Da questi stimoli, nel 1987 è nata la definizione di ento scioglim lo che scoperto . sviluppo sostenibile Ciao! 1. VERSO UNO SVILUPPO SOSTENIBILE popolazione ed eliminare l Ray,è un Sono dei ghiacci polari immette Lo sviluppo sostenibile modello di sviluppo in grado Le risorse offerte dalla Terra sono limitate ed esauribili. nell’atmosfera grandi quantità • sociale: garantire a tutti ist il robot venuto dal di soddisfare i bisogni della generazione presente senza futuro e ho bisogno • ambientale: conservare e tu un di gas Usiamo l’acqua, consumiamo il2. suolo, inquiniamo l’aria troppo ve-metano, compromettere la possibilità 2015: NASCE L’AGENDA 2030 delle di delgenerazioni tuo future aiuto! soddisfare i propri. 25 settembre 2015 i 193 paesi membri dell’Aslocemente rispetto alla naturaleIlsemblea capacità della Terra di rigenera- pericoloso gas serra. Generale dell’ONU hanno approvato un Supera le diverse sfide sarebbe gas Il accordo, l’Agenda Globale per lo Sviluppo Sore le risorse naturali e assorbirestenibile, i nostri rifiuti. e scopri gli obiettivi e 17 obiettivi che questi paesi si impeprodotto gnano a raggiungere entro il 2030. dell’ . Per queste ragioni l’ONU, l’Organizzazione delL’Assemblea dell’ONU ha espresso un chiaro giudizio sull’insostenibilità dell’attuale modello di svilupdall’attività dei Parti in missione po e per la prima volta il problema le Nazioni Unite, ha proposto trattato di ripensare al ambientale è stato insieme ai temi sociali ed economici, superando microrganismi per salvare definitivamente l’idea che la sostenibilità sia unicamente crepacci nostro modello di sviluppo economico e di una questione ambientale. la Terra! vivono sotto che Questo accordo, chiamato brevemente Agenda 2030, si procome un programma scegliere la strada della tutelasone, eponeildella con- d’azione internazionale per le perkilometri pianeta e la prosperità. Il termine Agenda sottolinea che gli obiettivi di sviluppo non sono dei propositi generici ma dei veri e proservazione delle risorse naturali. di ghiaccio. pri impegni. bacino di ablazione Da questi stimoli, nel 1987 è nata la definizione di 103 sviluppo sostenibile 1 . È il gioco online per scoprire i 17 obiettivi e i traguardi dell’Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile.

Ciao! Sono Ray, il robot venuto dal futuro e ho bisogno del tuo aiuto!

Supera le diverse sfide e scopri gli obiettivi dell’ . Parti in missione per salvare la Terra!

GLI APPROFONDIMENTI

sostenibile

sviluppo ambientale

economico e salvaguardia dell’ambiente non si escludono l’uno con l’altro ma concorrono a realizzare il bene comune.

102

PERCORSO 2 UNITÀ 1

L’idrosfera

Un pianeta da conservare: l’Agenda 2030

FOCUS I vertebrati possiedono un endoscheStrutture di sostegno 5 Nei ricci di mare il dermascheletro letro capace di crescere insieme all’aforma una vera e propria corazza, Gli anellidi possiedono uno scheletro nimale, senza costituire un limite per ben visibile quando l’animale è morto. idraulico (idroscheletro) costituito dal le dimensioni del suo corpo; per queliquido contenuto nel celoma. L’idrosta ragione gli animali più grandi che scheletro fornisce sostegno e permetvivono sulla Terra sono vertebrati. L’ente anche il movimento grazie all’aziodoscheletro, oltre a sostenere il corpo, Nel corso di milioni di anni gli animali hanno acquisito specifici adattamenti all’ambiente ne della muscolatura sul liquido: in protegge gli organi interni più delicati: di vita: dall’acqua, dove si sono svolte le prime tappe della loro storia, alla terraferma, questo modo l’animale regola il diamead esempio, le ossa della scatola cradove hanno sviluppato particolari strategie per muoversi, respirare e riprodursi. tro e la lunghezza del corpo riuscendo nica racchiudono il cervello, le costole ad avanzare tra le asperità del suolo o proteggono il cuore e i polmoni. TERRA a strisciare sui fondali marini. La conchiglia è un’ottima protezione 1 Negli animali a simmetria raggiata, come La simmetria meccanica per l’organismo e lo preserDiversi modi l’anemone di mare, esistono numerosi piani CFC Un’importante conseguenza degli adatva dalla disidratazione. Tuttavia, offre passanti per il centro del corpo, che lo dividono trasporti per respirare ità NOx, eco VISUAL 2 I fattori che incidono attiv triali tamenti degli animali ai diversi amin due metà simmetriche. molti meno vantaggi per il movimento Non è possibile s SOx u d sull’impronta ecologica. n In alcuni animali, come i poriferi, gli i distinguere un’estremità anteriore bienti è stata, insieme all’aumento delrispetto all’esoscheletro 4 . Il limite CH4 e un’estremità posteriore. cnidari e i platelminti, l’ossigeno e l’ala complessità della struttura corporea, dell’esoscheletro è che non può accrenidride carbonica diffondono da una la comparsa di una simmetria: ovvero, scersi mentre l’animale aumenta di Le branchie sono costituite da una CO2 2 Negli animali a simmetria bilaterale cellula all’altra per tutto il corpo. La le diverse parti del corpo sono disposte dimensioni, ma deve essere sostituito serie di filamenti attraversati da nuesiste un solo piano, passanteImmagina per il capo di racchiudere una città sotto una cupola di vetro che lasci maggior parte degli animali, tuttavia, in modo simmetrico rispetto a un asse. attraverso la muta. merosi vasi sanguigni che trasportano e per la coda, che divide il corpo H2O passare la luce solareGli maechinodermi impedisca qualsiasi scambio possiede strutture specializzate, come Nei poriferi, le parti del corpo sono diin due metà simmetriche. ossigeno e anidride carbonica. Quanpossiedono un derdi materia con l’esterno. I cittadini di questa città, le trachee, le branchie e i polmoni. sposte in maniera casuale; di consemascheletro, allevam do l’acqua bagna le branchie, l’ossigecostituito da carbonato a gr ento per sopravvivere, dovranno utilizzare solo le risorse Negli artropodi terrestri la respiraguenza questi animali non hanno ale h di calcio, c i r che si trova sotto l’epidermia no in essa disciolto passa nel sangueic oltura c dis contenute compresa l’aria zione avviene attraverso le trachee, e s t r a z i o ni e cuna simmetria. Tutti gli altri animali deall’interno, e che quindi che circola nei filamenti branchiali, non può essere consico per respirare. Quanto sarà grande sottili tubi che si aprono all’estermarini che vivono ancorati a una superIl celoma o di derato un mentre l’anidride carbonica passa dal esoscheletro 5 . c o m n s u m os s i l i b u s t i b ili f questa cupola? no attraverso piccoli fori (gli stigmi). ficie o che si muovono poco presentasangue all’acqua, dove si scioglie 6 . In generale, il corpo degli aniLe trachee arrivano in prossimità di no invece una simmetria raggiata, che 4 L’esoscheletro è robusto ma al tempo mali può essere descritto tutte le cellule, rifornendole di osstesso leggero. permette loro di controllare l’ambiencome un tubo, il canale diL’impatto dell’essere umano sul pianeta 6 Il flusso dell’acqua nelle branchie. sigeno. Branchie e polmoni sono te a 360° e di difendersi o attaccare in gerente, collocato all’interstrutturati nello stesGli scienziati hanno coniato il termine Antropocene per inogni direzione 1 . no di un altro tubo, la parete so modo: una superdicare l’epoca geologica attuale. Il nome deriva dalla parola Per gli animali che devono muoversi esterna. Nei platelminti e nei nematoACQUA ficie respiratoria la greca anthropos, che significa “uomo”, e sta a sottolineare in una direzione precisa per procurarsi IN USCITA di, tra il tubo interno e il tubo esterno più ampia possibile, che l’impronta ecologica dell’essere umano ha modificato il cibo, è necessario che il corpo prenon c’è nessuna cavità: tutti gli organi bagnata da capillari pesantemente la Terra e i suoi equilibri, proprio come hanno senti un’estremità anteriore, il capo, formano una massa compatta. sanguigni, in cui posACQUA fatto le grandi forze della natura nelle ere geologiche del e un’estremità posteriore, la coda. Il Negli animali più complessi è presenIN ENTRATA e per assorbire i rifiuti prosano avvenire rapipassato. capo è la prima parte del corpo che viete una cavità tra la parete ester- Una Terra e mezza 3 Sezione di un anellide. Si vedono damente gli scambi dotti 1 e 2 . Una testimonianza dei camne a contatto con l’ambiente quando na del corpo e il tubo interno, il celoma alcuni organi interni. Per stabilirlo occorre ecalcolare quanta aria, Attraverso questo indicatogassosi tra l’ambienbiamenti naturali provocati l’animale si muove, e quindi è qui che chiamata celoma: nel celoma quanta energia, quanto cibo, quanti vestiti e re è possibile stimare quanti te e le cellule. dall’uomo è il plastiglosi localizzano la maggior parte degli branchia gli organi interni, sostenuti e quante case serviranno ai cittadini. La cupola “pianeta Terra” sono necessari merato, un agglomeraorgani di senso e il cervello, l’organo mantenuti nella loro posizione sarà grande quanto la superficieceloma necessaria per per sostenere l’umanità. to di frammenti di plache coordina il sistema nervoso. Un’orda particolari tessuti, possono produrre tutti questi beni, e quella superficie Purtroppo ogni anno consumiamo il 50% in stica fusa e detriti 4 . ganizzazione di questo tipo si chiama funzionare indipendenrappresenta l’impronta ecologica della città. più di risorse naturali rispetto a quelle che il simmetria bilaterale ed è tipica delVERSO LE COMPETENZE ➜ UTILIZZARE LE CONOSCENZE ACQUISITE temente gli uni dagli L’impronta ecologica è un indicatore che valuta nostro pianeta può offrirci. È come dire che la maggior parte degli animali che si Quante impronte? altri e in maniera Commenta la seguente frase: «Gli animali il consumo di risorse naturali da parte dell’uo- usiamo una Terra e mezza per sostenere le nomuovono 2 . acquaticil’im fissi sul di carpiù efficace 3 . L’impronta ecologica comprende pronta fondale o dotati di pochi movimenti propri sono mo in termini di spazio necessario per produrle stre esigenze. avvantaggiati dalla bonio, che misura la quantità di anidride carbonica simmetria raggiata». Ti trovi d’accordo? Motiva la tua risposta. e di altri gas serra generata dalle attività umane e 1 Tutti gli oggetti che usiamo ogni giorno immessa nell’ambiente. L’impronta di carbonio contri4 Un plastiglomerato. hanno un’impronta ecologica, perché buisce alla metà del valore dell’impronta ecologica, per realizzarli sono state consumate 304 PERCORSO 4 UNITÀ 3 Il regno degli animali: gli invertebrati ecco perché la sua diminuzione è fondamentale per materie prime ed energia, e quindi spazio. L’impronta ecologica dei trasporti è dovuta ridurre l’impronta ecologica globale. COME SI DISTINGUONO GLI ANIMALI? FOCUS ai materiali per costruire i veicoli Anche l’impronta idrica idrica, che misura il consu- 305

Come si distinguono gli animali?

AMBIENTE

1 Sviluppo sostenibile, sviluppo economico e salvaguardia dell’ambiente non si escludono l’unoAMBIENTE con l’altro ma concorrono a realizzare il bene comune.

AMBIENTE

i s

i o n s i

e al combustibile per muoverli. Per produrre carne bisogna occupare lo spazio necessario ad allevare gli animali e a coltivare il loro foraggio. Per produrre frutta e verdura bisogna coltivare i campi.

102

mo di acqua, è un parametro che contribuisce a determinare l’impronta ecologica di un individuo, di una città o di una nazione 3 . L’utilizzo dell’impronta ecologica come indicatore ha permesso di capire che, più del numero di abitanti che la Terra può sostenere, è importante considerare quanto è grande il nostro “piede cioè la nostra impronta ecologica. “piede”,

UNITÀ 1

eco

VISUAL

L’idrosfera

cognome cognome nome SCHE

................

LEZIONE

Impariamo a posizionare e inserire nuovi sprite.

delle

e llazion Coste seo uenze di Per seg

con

Gruppo

Tema del

marcatore

Gruppo B

SCHEDA

track 10

marcatore

SCHEDA

STEP

TRAVELLING in SCIENCE

159

Volcanic bombs are blocks of solid lava up to 30 cm in size.

pre ttri Molte persone dicono amb ambva La vita moderna ’emisfe con ento codrillo rossi entr che la Svezia è , oppure filo ele a entr dell te, o sem ■ PROPOSTE DI ATTIVITÀ società – ER rigaadiparili rim prima • Proo rispetto la da • Inserisci L’ESP è gestita l’acqua in bottiglia: solo ununo o IAIA otto quali eènon nend buli dei Paese piccolo omozigo o. ze a coc ale visib nteotip L’acqua ssiv adaeti l’espe gen molti prodotti, importa boredell’acqued recemp quel che ton con pin ttore la qualiè sempre si- facciaoThis o il 0 cin aver io ema e, di seguito, minerale spiegazione ce, ètala • RipA puòcch no ne garantiscon d’acqua mo. che e car happens Mamelt because nel ciel marcheche inve ditogether ho imparato rocks rru ioguig pluralità deep san po llo spe tecipazione con por una inside thepiccolo nondown avere Earth and • Che cos’è la COP24? pocch re il pubblica sei mai no. per legtroppo spe – un inte padina ledvidu grup sposta che azionebecome di stabiliti o di comando conoscedi giug ola entro parametri pilagrup de per farehigh fluid becausemaggior o con di scelta. • Quali sono le preoccup la differenza libertà temperature rità tra viduola i. ortante tà, mantenend pressure. . E seand The gnifica of the melted rock alcuni rolo e laser – una lam a adeguata alla azioni di Greta sul ragazzi un indi migliore i-to grav ottengoDI sprite nella posizione alla fonte gue è impETEN Sanità. is called no attenzione inc suo i mol magma. It contains ntator della lo di polisti dic mentre san■ è controllata futuro? diON Ministero mediatica and gases. in bottiglia blem gioZE COMP ge dal L’acquasteam internazionale solo gue B RISP ii. e di potenz a di legno ootipoben ia la – un pu cchio fusi Eone atore e rag ttili echpro e sanbase da analisi nspiegazione. tras per A quindi haperché di anatom marc rige ttar di garantita non Magma remains inside speciali, è rin rpe gen vanno • (va RV tà spe ido are the sorgenti acce Earth pubblica a e da enze scuola or moves pe go o last along arriva essi evit L’acqua SE rig fractures per protesta, ed può in thetelithosphereA chi si riferisce Greta quando dice: conosc e sangue an infacare o le la nec)■ OS tti,con immagina – un e il è calmierato. until it di rpe – una no, per ano gli di carton caso Appli ament cosa “Finchè non di quella A, mano ttar re corrett sca toncin potremmo migliori prezzo reaches the surface suo sapore acce eout. and fare tutti comes scatola tolaIn In this spiega proprietà quotidiane per le gruppo sanguig misur gruppo case, insieme, può there is a volcanic vi concentrerete…” oppure “Siete rimasti per veree il ca. se solo gia – un car tro o efor po B – una riceallergi lo volessimo togue del rifless fisiolo o? riduce Bil eruption. .......... grup può san senza veramente me proprio ha an ....... una sca ce,reazio scuse...”? otto. ”. acqua del rubinetto Grup po dell’acqued che Qu gio ona delcartoncin Usare...ne 0, inve della .............. anche – gonio biadesivo eno uli rospo e ragpers o Grupe,podiB persona 1 com fenom sul glob e una ....... grup....... .............. i numeriviste plastica di nte di o Una su hé ....... del ata e mercato bottiglie B di de rete, sul str (in cci gue perc atore B La presenza nare .............. consumo ..............a tutti, o 0, così – na marc e san – carton selezio ....... re tra ap. atore are sied are ....... .......e .............. ola ambientale po A llo marc utili per Ricerc di tipo A pos è la garanzia Inizia cosìrose don ■ APPROFONDIME ....... a, l’impatto Grupconseguenz di acqua A ta azioni Chidic il suo ....... la può marche no ....... po 0. discorso inform lo i o col le ....... – righe ....... NTI Grup la B – giovane ma fici) nd ....... 0 attivista, po....... pali fattori arello di tipo poi ammonis e pre i .............. .............. o- dei princi grup ie. testi scienti migliore, secondo le re- che ....... A linazi prezzo enza tro erfic delce: ie di inter– penn Fai il punto sulla situazione TI A FAVORE gue del sup – forbic olo laeconosc in....... A marcatore tari strateg inc ALTRI ARGOMEN ri....... niomedire ....... atore solo sana profon italiana e mondiale relacato a. i-allergie. marc le più elemen concorrenz crisi della sul go una divers gole più comun gol no mar ....... tivamente alle emissioni a con - punteru po san dell’acquedot-• Conoscere grup non han valori se alle sabili delle di CO2 in atmosfera e unasisin rere una ... dell’acqua “Nelperson barespon ambientale si certoL’utilizzo 2078 ai per raccogliere ggi i prediili vantaggi: .............. ridurre l’impatto lizzare sponi una presentazione vento per soccor il mio settantaci Per festeggerò sim ioni in ide .......ata, ca .con un.............. 2 Le nquesimo diverse altri nasnte ie a Per rea one nel formato da te preferito. to offre compleanno.utilizzare variazbambino strateg del vuoto areentr .......... .......pia il metodo ....... oriEMATICA dop Per aiutarti puoi visualizzar azi gio incSaper allergica. delle può Se avrò dei bambini probabilmente autilizz .............. ORD MAT lle....... fresca; che un ....... REC al rag o.......tabe costell luci led di col e i seguenti siti: ... .............. • è sempre DA passeranno quel Est vetro. babilità date zzan IONE....... bottiglie giorno e .............. are. .....................nna ....... diverse • per la situazione ni la con di sisi-trasporto ERS ruote; rendere per le me e forse mi faranno dati.......da è la pro .......analizz si.......utili ricerche su erger colo IMM ....... •imm anon .............. subisce italiana puoi riferirti ■ ....... – piccol Qual are ... i di....... risultat olar ....... i I domande prim lemi, nto ....... ....... calc ....... su MENT o di al sito prob una confro voi. ven i ....... a Per ....... Forse mi chiederanno ....... dei dell’ISPRA, l’Istituto leg ■ STRU eeda .............. che sot- che gestiscono l’acquedott orta Metter un divers riga .............. .............. . dolisocietà comp come Superiore per la Protezion a....... guigno? le per col CONTRARI e prim ....... gli .......ggiar Interne i ....... Quan nont aveteTIfatto e.•alle ARGOMEN si a mai ....... ile. rtat galle connesALTRI una .......insiem salute; e rli diffic di PunnettSe ..............e tanto c-co-e ladi educazione .............. niente elettrici alla ter ripo i e la i da riga Ricerca quando o programma il ....... discute ....... Continuando • a compu spe ta drat delAmbienta – era cav ha gon ....... ancora ndità ....... – pos..............ndità qua le: è altret prim fanno azioni in bottiglia il llo ven ....... tempo di su alaprofo dell’acqua de altri. ete ruote agire. gli a riga o gestiscono Dite lla è comin profo con ontal .............. pila ....... di amare i vostri figliposti ni sono• Il trasporto http://www.isprambien èpergestiscono l’acquedott orare prim che cosa end lo?oche rità spiegherà aOve lo sprite lo ne dal in orizz – cartello i led st ....... de volt a com veico nazio sopra Ogni tabe i casella dell....... società leegu •reg .............. cliglobu ogni proce Collab lo lla, è un’attività che offre leria cosa mahe, -climatici/landamento te.gov.it/it/temi/cambiamenti i.ola globu spost po 0 glima ... . . ssapros nere; state i l’in risultat problematic ....... rino i ata toma ogn acque a tabe ale di cancelle rubando il futuro proprio one. Una Grup– rosso cqua .......nna -delle-emissioni dellafisici. 0 nicare colo glie stati tatica dell a....... dell’a la ste la depurazion Comu e ich dif mili: in siderazi Gruppomateri rosso anche ento ....... ta ta idros davanti a prim mopim il volum spin sen e, do i in con stantan e ladell • per la situazione occhi. .............. posti di lavoro riem di lavoro. ai loro Finché non vi concentrer anch ..........in cella ITO o pre mondiale puoi visitare ede al .............. una quin COMP società offrono numerosi gono....pres e di ABere queste ete ....... lea een proc •.......scend DEL po....... Evieta 3 Qu su cosa di acqua potabile di fare riga vuole ugua .............. società il sito ZION deve Grup si....... delle reil alleessere ......... AB ..........atore fenom nna si ....... do....... della Fondazione per fatto prim - AA anziché. su cosa sia pozionesemp quan ITO io Grup?po ORGANIZZA• Nulla strutatore comde....... .......livelli. ■ marc .............. La lo chdell quali i a cosa ....... COMP sviluppo to: .................. prima colo Por e vari succe ■ a ....... ....... cella sostenibil zion liticament stabilir rficie usa ambientale e ....... marcY ....... e. Aluna ellaMa che e meglio fare, non c’è supe gruppi educazione ... .............. cuni dati sono in inglese, in Io ho re informazioni anch’esse re in ....... ar.............. X per ...........ocio tra cost ricerca ro.............. risali alcuna speranza. .............. comp ....... re....... ....... incr isfe di....... i grafici sono numerosi sia• Dividere la classe Non possiamo .................. a....... ....... .......pos oppu gruppo re èindotat ndità dell’emprofo lla, .................. che provoca risolvere una ..............no Lavora e molto dettagliati: ili....... .............. o. •....... i tabe .............. ne, effetti .................. sugli - ale visib timari sotto ersio ne, .......la ........ ata a in 2-3 ore.crisi se non la tratpiti svolge ognun tiamo come del .............. .............. e si è moci allergico. men di allerge na ppia di imm è previst o lunboreplet ....... .................. tipo fase un tale: dobbiamo lasciare o di inter http://www.comitatos su....... .............. in tura lla luc del compitodelle acque .................. ciel ....... fare eno volta com .......acco deDocumentia e il lat il fenom stagn omuneili i combustib cientifico.org/temi%2 e ridurre .......di ero Una ac- a: rimedi società di gestione ua per .................. acqua-del-tuo-c • L’esecuz di unaione lineanel mbr per gli ion tenu e. nti a....... /datiglobali.htm fossili sotto terra e lita-dell-acqua/ d’acq do ch 0CG/clima tota....... Sito informativo .............. ................. unalire al num piti ess NTO sui riem mo eono XY laresfida dobbiamo focalizzarc ita/servizio-idrico-integrato/qua dice time per raccog–liere propos affrontare alla .................. Per tro risa o....... tto EDIME o in......... ....... utilizza veng mo YY la rifl il metod mpi i sull’uhttps://www.gruppocap.it/attiv da .......... a ola rispe oXX enti IENZA guaglianz PROC .................. nel cen 1 volt artim • anche il Parlamento toncin a. Siete ESPER re mari X no del .......... e reg .............. ricerchiamo . Nell’ese volt debate rimasti della Salute DELL’ sotto a XX, ch ccia ......... ar-... sioni. – Indicazioni del • Decide Ministero senza tabili&menu=co del .................. Europeo ha una pagina scuse e noi ntrolli ORSO &area=acque_po .............. le conclu 1 i comp e contarlitro alsono:comp ni il car le e tra ta? ?lingua=italiano siamo .......gere, enze trarre legge ■ PERC einformazioni in rete. del senza e il apeso le/temi/p2_5.jsp .............. .......arli conosc de................... bordosulle ute.gov.it/portaron, entar dicata alla tematica a rimasti correti dati, analizz .......emer .....me enti nostre più delle bottiglia in PET per 4 La tempo. http://www.sal aum fotogra • Dispo orizzonta .........are llo lo.... .............. ......... e riciclaggio tre, ....... Noi ndo Came nio piam raccolta siamo rat di ambienta record ......... punto ....... men veico ....... , , il qui Est metodo utilizza il il go James i cop dità per le ost dire mo ......... ....... ata più do ....... farvi tatica o ....... urgente del raccolt in gruppo profon che ildicambiame .........a il dove viene ....... lasapere canad 1eseFaccia geren i dati dim CORIPET siam a idros ntoillustrato il penn .........o.........fiss momento: go sia tracci .............. alleg XY. – Sitoa di ..............Docum entare pos il regist spint YY attività B..................... ....... ha raggiu nne. ricerca nto stasul ...........e le Maria d’aria, volt tico o 2ale atore ..............pion tic e ......... ale con bia......... voldi iniziare delle .......B bottiglia”. .............. Challenger, marc....... aPrima XY zionata Nel 2012 ....... enze arrivando, che vi desiv di•....... perfe riem ver......... bottiglia i. matema Fossa piaccia “daea sintat atore i ¼....... o no”. https://www.europarl. stata disegn nti vertic la ......... ....... afo Deeps marc nostre conosc ee èY o time....... e ......... uaggio il comvideo fondo della in comune le batiscper fie, ripet.it/ europa.eu/news/it/he rese ch......... ling .............. e,uzion .............. di volt costr .............. In.......... https://www.co ......... toccando ilmettia rapp....... mo tro do......... ....... profondità il nastr foto7e video adlines/ re etare society/20180301STO ²∕4 di tecni o ca interpr ta....... YYasono Ques .............. .................. di 11 000 metri,27 niome sizeion raggieunge 98928/emissioni-di-g • Con cino in mo de......... 55 XX onozare l go .................. resentat • Analiz .............. e po che allergico. as-serra 69 -per-paese-e-settore................. eXY 2 1 2 eno .............. cafi, che poss il fenom ch siaè rapp cchio.................. 109 infografica carton nda ai 90°......... UNITÀ re meglio do tre spe nei batis 4 UNITÀ PERCORSO 4 UNITÀ 3 UNITÀ 2 Ovest men 123 prendeCO lo ......... 2 UNITÀ 3PERCORSO 1 UNITÀ 1 etri. .................. te, mo ORSO po RSO 4 .... PERCORSO o PERCORSO VOLUME kilom in B PERC A ris C E ......... nc di D ......... ME io. VOLUME VOLUME aia PERCORSO VOLUM 3 ......... 173 ba ......... A cor VOLU PERCORSO VOLUME 1 UNITÀD 2 2 UNITÀ3DELLA LA DINAMICA O VOLUME MATERIA A TERRA lio ½. DELLA LA STRUTTURA VOLUME 1PERCORSO metro.................. A PER di migli UNITÀ 2 1 L’IDROSFERA VOLUME VOLUME PERCORSO 2 UNITÀ 1 specch meg A VITA UNITÀ1 LINFATIC SISTEMA oo......... 1PERCORSO 5 UNITÀ 2 191 LE FORZE PERCORSOIL 2 VOLUME ggia sul il gonio.................. IL LINGUAGGIO DELLA VOLUME NETISMO UAGGIO DELL UNITÀ1 3 IMMUNITARIO lare all VITA E E IL SISTEMA • Appo cino con .................. PERCORSO 5 VOLUME B PERCORSO E IL MAG IL LING ndico 2 UNITÀ2 2 LA LUC ETTRICITÀ 5 UNITÀ 2 2 RSO VOLUME NO E 141 E 2 PERCO 5 UNITÀ carton mente perpe IL SUO ORSO VOLUM 1PERCL’EL tta ME 3 1 UNITÀ perfe 2 ORSO VOLU VOLUME

Massa, peso, tempo

conferma dell’ipotesi

alla prova

Test interattivi

è la misura della forza di gravità Se i risultati degli esperimenti si ripetono con regolarità, allora loLIVELLO scienziato può 4 3 LIVELLO che agisce su un corpo LIVELLO 2 LIVELLO 1 confermare la sua ipotesi e trasformarla in una legge scientifica, che in alcuni casi si può esprimere in linguaggio matematico. mancanti. 3. Completa le frasi con i termini 1. Completa la mappa con i termini ● osservazione ● ipotesi esperimento ● fenomeno LEZIONE 2 MISURAREmancanti. LE GRANDEZZE: LUNGHEZZA, SUPERFICIE E VOLUME è scandito dai movimenti ● strumenti di Terra e Luna misura ● sette ● simbolo ● unità sono Le fasi iniziali della ricerca scientifica Una grandezza è una caratteristica di un oggetto che può essere espressaa.numericamente. di un Le grandezze fondamentali sono 7; le loro unità di misura e il simbolo sonol’stabiliti dal Mappa interattiva . e la formulazione di un’ Sistema Internazionale delle unità di misura, SI. Internazionale Il Sistema si effettuano Le 7 grandezze fondamentali sono lunghezza, massa, tempo, intensità di corrente elettrica, un b. Durante . temperatura, intensità luminosa, quantità di sostanza. misurazioni per mezzo di

UNITÀ

e. La massa è la misura della forza che agisce su un corpo. di gravità IL PESO f. L’unità di misura del volume quadrato. è il metro la sua unità si misura con

V V

di misura è il newton (N)

il dinamometro

6. Segna con una crocetta la soluzione corretta. IL TEMPO si ottiene a. Una corretta misura di lunghezza utilizzando: la sua unità di misura si misura con l’orologio è il secondo o il cronometro 1 il cronometro.

F F

corretto le fasi del 8. Metti metodo sperimentale. dati.

dei a. Raccolta permette di calcolare ilb. peso specifico che èdell’ipotesi. Formulazione il rapporto tra peso Conferma dell’ipotesi. ec.volume di un corpo

d. Osservazione di un fenomeno. dell’ipotesi. e. Previsione delle conseguenze f. Realizzazione di un esperimento. 1:

CLIL

Ciao! Sono Ray, il robot venuto dal futuro, e ho bisogno del tuo aiuto! Supera le diverse sfide e scopri gli obiettivi dell’ . Parti in missione per salvare la Terra!

MATERIA

IONAL THE INTERNAT ITS SYSTEM OF UN

COMPETENZE ALLA

UNITÀ 1 PERCORSO 1

PERC

MATERIA

permette di calcolare la densità che è il rapporto tra massa e volume di un corpo in ordine

la sua unità di misura è il kilogrammo (kg)

si misura con la bilancia

minuto = 60 secondi 2 la bilancia. grafico a 9. Leggi la tabella, poi segna sul 3 il metro. materiale corrispondono i punti ora (h) = quale 60 minuti persona. 4 la lunghezza del piede di una indicati. nell’uso comune b. La densità di un corpo è: 3 giorno (d) = 24 ore densità (g/cm ) materiale comprende 1 il suo peso specifico. ENZ E 4. Il grafico rappresenta i gusti di yogurt 10,5 PET corpo. del peso e argento COM massa tra anno = 365 giorni 2 il rapporto Mappa 2 Lunghezza, superficie, volume a pranzo gli alunni KEY WORDS 0,7world out the che hanno TORIALEconsumato legno NZA IMPRENDI is used through 3 il rapporto tra la massa del corpo e completa altri 7 ➜ COMPETE from per glil’esempio Segui known as the SI, classe. le in valori COMPETENZA di àuna di trasformar of modern society, na System of Units, 2,7 e il volume che occupa. opportunit LA LUNGHEZZA ............................... grandezze fondamentali LA SUPERFICIE VOLUME eIL almost all aspects alluminio sulla base di idee in daily life vita quotidia The International ements la tabella. Capacità di agire ogni corpo. of measur identica per signatories firmatari 4 una caratteristica life. es express the results a rispondere! GRAFICA DEItoDATI ce of ProvaLEZIONE 4 LA RAPPRESENTAZIONE technology, to daily in 1875 by 17 countri General ConferenMeasures che ricavi dal ed science and rappresenta: Convention signed si ottiene confrontando Weights and c. Un grafico cartesiano advanc delle informazioni the General massa (g) ogni grandezza ha l’unità di misura è l’unità go back to the Metre SI 1. Sulla base ce l’autrice? the tion established of GONdiImisura è riferis Conferenza Generale un oggetto con il metro si roots Conven disegni. I dati raccolti negli esperimenti sono inseriti in tabelle e visualizzati mediante rappresentazioni STRE dei The The secolo mediante STI ...................................... ries. dati Misure 1 una serie di si testo, a quale dei Pesi e delle ng of 55 signato APPR ENDI ), grafiche.eventi più importanti che and now consisti colonne. constants Measures (CGPM mediante 52,5 dati gli di physical and s serie una sono 2 Weight 2. Quali costanti fisiche Conference of ...................................... of each è stata una delle . di ...................................... of representatives 40,5 il metro quadrato (m2) (1922-2013) sono verificati? 3 i dati espressi in percentuale. la propria ................................... base units in tutto il Margherita Hack a diplomatic body I grafici four Mappa 4 famosi citati? ti, nota il metro cubo (m3) I GRAFICI unità di misura e più brillan in modo diretto in modo indiretto i personaggi tra loro. usually meets every bito 4 due grandezze in relazione 3. Quali sono scienziate italian member State. It studi nell’am fondamentali ...................................... enze, sono tutti con il righello o con il teodolite o to decide e suoi importanti delle tue conosc 17,5 has the authority donna a diriger mondo per i il metro a nastro il puntatore laser 4. Sulla base possono essere years and the SI. È stata la prima or extensions to misurabili le caratteristiche dell’astrofisica. Italia, ha svolto scienziati? on any changes e il proprio .................................................... torio astronomico in definisce gli7. Riconosci the CGPM adopted lo spaziozione racchiuso scientifica o te, l’autrice un osserva e quelle non misurabili 25 volume (cm3) In October 2011, 15 divulga Perché, second di un 5 i”? 5. à da way contenitore (capacità) attivit stregon ricerca The building “apprendisti on preparing the alla un’importante riferite contributo alla a resoluti scienziati ideogrammi ortogrammi istogrammi grafici cartesiani areogrammi considerevole è un volume SI are the SI. of the of stelle. Nel di revision blocks delle e ha dato un e preparazione for a major definizione conlolastudio mancanti. alunno e la classificazion libro L’amica 11 alunno i termini base units: 2. Collega il termineper possible new seven 10. Completa le frasi il thecon un piatto di In recent years, , Hack pubblica corretta. costruitiE con icone con colonne con colonne base units were che visualizzano variazioni che visualizzano racconta1 alunno DEBAT metre, kilogram per 1998 Margherita spaghetti. ons oflethe second che ,utilizziamo vita, dove definiti litri (L) Gliespressi a.dati appropriate distanziate continue Storie di unasi misura in di due grandezze che , kelvin, pera di misura scienza Unitàstelle. mirtillo avere a delle 3 ampere discussed among devono Lgusto = la 1 dm ciliegia fragola ananas banana intensively passione 1per dipendono l’una dall’altra percentuale una misurazione vita e la sua ber 2018, in effettuare and sua capacità della alla mole la adeguati In Novem e portata misurabile specialists.non misurabile di indagine. numero caratteristica ......... . si ricorre ......... ......... il suodimetodo all units of SI ......... candela casi 5 ......... misura 1 Metro quadrato b eUnità misura da effettuare. In alcuni the CGPM based BUR alunni delle stelle, L’amica ts. da dell’acqua Hack, ricavate a , cioè temperatura della massa a misure Tratto da Margherit on physical constan UNITÀ 1 UNITÀ 1 La scienza2 e ilSecondo suo metodo 36 37 grandezze di cui si ha RIPASSIAMO CON LE MAPPE attraversato calcoli di altre di misura tempo di cottura c Unitàmia atico generazione ha La vero (V) secolo, dramm la misura diretta. 3 Litro della superficie tutto questo 5. Segna con una crocetta se quantità di pasta praticamente EXERCISES ma anche una stessa o falso (F). COMPREHENSION e rivoluzioni, b. Quando diverse persone misurano di misura da cuocere d Unità per guerre 4 Newton progressi della risultati ottenere enormi possono gli si T F è il metodo temposmante per te delentusia sperimentale Il metodo avvenu a. Sono 1. True or false? sapore del sugo gia. di misura dipendono V F diversi. Gli 5 Kilogrammo e della tecnolo nei scienziato. lavoro di ni scienza che dello di misura all over the world. e Unità sia dalla cent’an utilizzato a. SI is used measurements dalloofstrumento sia colore dei pomodori T F questi scoperte in questi eb. le results ci circonda è formato ciòdiche Tutto peso radici delpiù to express the 6 Densità V F precedenti, society. che le effettua. b. SI is used venti secoli T F o nel 1500 da materia. profumo del basilico aspects of modern massa enti le troviam f Quantità di hanno lo o in almost all i years. , Kepler caratteristica di profondiinmutam è una c. Le rappresentazion grandezza UnaGalileo T F i dati in certo un meets every seven contenuta nel 1600c.con F ico, capacità della pentola c. CGPM usually con Copern scopo di visualizzare e confrontare si esprime numericamente. V secolo chedella il corpo un stato È sostanza di volume con Newton.[…] are eight. Luna, e poi modo immediato. . mo sulla cronometro sono due d. Base units peso del piatto e il d. L’orologio spazio, dell’uo picture dello F each V di sta e conqui di Vernedi misura del tempo. base unit under 6: strumenti 5: fantasie 4: delle 3: 2. Write the 2: 1: 39 dell’avverarsi UNITÀ 1 carrozze a cavalli PROVA ALLA dalle ABILITÀ E CONOSCENZE passati a Wells. Siamo mondo in ottant de, dal giro del secolo ai Concor e il suo metodo ore. È stato il La scienza in venti or 38 PERCORSO 1 UNITÀ 1 a, giorni a quello e della biologi della medicina dei progressi ssantenni, delle madri ultrase ti, trapian dei delle clonazioni. d che potranno disti stregoni c Siamo appren i viventi bene a tutti b fare un gran pianeta. a distruggere il o addirittura

alla prov a

1 UNITÀ ME 3 RSO VOLU

PERCO

PROVA

UNITÀ 1

CLIL

raccolta e analisi dei dati

Mappa 3

LA MASSA

CONOSCE NZE e ABILITÀ

MISURARE LE GRANDEZZE: MASSA, PESO E TEMPO

è la quantità di materia che costituisce un corpo

SCHEDA

Massa e tempo sono due grandezze fondamentali del Sistema Internazionale: le loro unità di misura sono il kilogrammo (kg) e il secondo (s). Il peso, invece, misura la forza di gravità che agisce sulla massa di un corpo e quindi è una grandezza derivata; la sua unità di misura è quella della forza, il newton (N).

Le fasi del metodo sperimentale

UNITÀ

PROGETTIAMO CON

più Seas è la nave lunghezza hony of the lare llate, ha una crociera Symp Formu NZE membri La nave da 230 000 tonne SCIE ggeri e 2390 mondo: pesa grande del re 5480 passe con ferro e quindi fles scatena ionpi Conferenza delle tter in acqua nave buona ron nelliono èUna numero pro acciaio, ata da un potabile no com e può ospita o eno gran etein grup acquaParti ari e Astrifl maggior parte Iess rifleess rtat modalusa stellato particol suldiClima (COP24). tarel’acquedotto fornisce ferro di cun locara di 362 metri eo). fenom provoc questo o ripo tuttavia, l’Union Nella gonnza delle È realizzata per lanostroalePaese, Cias i: o e può affron tre ni: il polline essere due zata in ento Era il 4 dicembre . ha gli italiani sono o un “cie are il d’aria. In venide li astrun i, di realiz allerge del ciò, e 0 (zer e che deg itturala dell’equipaggio. galleggiamento ottim 2018 cim e piena e contenuto. Malgrado lizziam quando prese la paOsserv il termine gen uli rossché addir con calmieratorola nos cava li di inczion è piscetellazioni che i rea è prezzo o glob na un solo un indicati ad rico ha col rmi può sporeacciaio, ma terno i di per arriva della nte e venduta che prevedono a dei cos do da fonti all’in dete ni è un tella lo gatti, complessiv cific dei coalizione che monitorata continuame pelo di lena guigifico sul in bottigliaconto iche. luce che 88 qualità, globale di assoin mo e le cos acee, uguali. bran marcatori spe ), quin A; IB,iler pi sanspec lo •ocean gramin acqua inilbottiglia. codice L’acqua ciazioni che alcu e lungh e rotte peso cosadiinserisci gio di Per grup globu esso noscereteinadell’a il consumo suo per prima da meno frequenti rispetto gio lascqua a-disostanz

PROVA COMPETENZE ALLA

UNITÀ

IZZA

IL METODO SPERIMENTALE

cognome

nome

cognome

SCH

tesi un’ipo

IAL MATER

Per formulare una teoria scientifica la scienza usa il metodo sperimentale che procede per fasi successive.

nome

................

AL ■ RE

LEZIONI in MP3

realizzazione dell’esperimento

EDUCAZIONE CIVICA 2 VOLCANO 3 ES O RUBINETT UAI?DEL • ACQ GIC I TE E,ALLER NAR ? GRETA THUNBERG SIE IGLIA UIGGI IN BOTTA volcano GEG ONLL TGA RE UA O ACQ LEO is a rupture in the Earth’s crust where incandescent materials LA nome LLIASA O ALLA such PP I, VO G ime T COP RS oggi S N as lavadi RU 24 ancora ciò and gases comeleout, se STATO eppure DI GE primavera, moltiss I PASSAGGI but G vita, 1; there A are also nostra della solid la o fragments per io ER of LO different AMle piùmi le Ogni anno, all’arriv dal raffreddore da fieno, che non è fondamenta e med potabile IC IM L’acqua OCL’IE sizes ri il valor and shapes, called ET cronica e molte altre pyroclastic particles. ito le stel di sete MN soffrono colpite ENo han fico i supe del DEBATE e sono ono i continu no riun speci è starnut nel mondo molte popolazioni RIAU idenza bruciori agli occhi,peso i gli astr izione person NE ri delEcielG Persino in Italia l’acqua non affonda. di inc sta o con AB sintom all’acqua potabile. o notturn i. Ancora ogg di ri- : A, B, necessario e come avvengono la nave consumo materia sono ililNell’unità ie, fisici della Il discorso conosciuto hannoeaccesso gol siomanife hai i incentivare nte GIA alla temperatura NTE al calore chegli, estati regioni accad dedicatanon lità la posbia l’an alcune MISU LESSIO reso in famosa l’angol cialme LEG ato l’acquedottoha i d’asma.ÈQuesti a livello o quattro tellazion are con faci - pubblica: uffiGAL tramite he a tuttiche controllata, cam la piattaforma più che coninternaè va a familiarizzare osserv anc aiuterà disponibile persino na zionale a sonattaccho, sulla mem ciuto À eccessi ere ti proponiamo Se CITT sempre Il progetto all’altro. mati cos GretatiThunber dell’acqua nos biaara uma i passaggi da uno stato UNA e devono immun per--itaria cie ■ g acquistare o-rico è quello di Katowice cam o per trov ale imp men risposta spe camion cisterna ha ellate conin ochie a Per una tonn e di trasporto, Essa può iona , riment vengono riforniti o. i concetti. enzoa di meglioin risultat rag minori costi di.gestione per focalizzare Polonia, DI RIF Glilumantinoichise inegrusistppiemchia ha e gli ang cittadini un’animazione enti nell cielgio parte del pres Scratch e a realizzare luczion occasione maggior i di rife Nella chiama efunz dall della B, che perchtaéèallergia Intelarna ni epres in bottiglia. ventiquattresima ppeo del izza tone. e ”.sea pesa parec son tola A ereazion e del e,una anch più ecologica. , sio sca omica galleggia sanguig e ma da bere necessariamente di fattori,

MATERIA

previsione delle conseguenze

120

L’idrosfera DEBATE SO CODING 2 UNITÀ 1 PERCOR surname CLIL cognome PERCORSI INTERDISCIPLI NARI

o il eposto in Europa si battono per la cosiddett ttro ricouna dir no enz polveri, I controlli sono vertrasp quell rag ortar po 0 Un rag dellaèpro ne rifl periodi. al primo il funghi, lunghi lla Grup rosso perpoi laacari, chedi a giustizia nare i qua la pres deittura a 1a (che na addir tuo sprite, io vie ntenendo e o pres ificatipi climatica, nonché lo ilstoccaggio per posizionare irizzadirmi ioreenz Global Justice Now. sign alcuni ind ento e il trasporto, é il A determi determinainfer di mercato. magin ciòon), rifless specch ma:anche l’imbottigliam solo: ma purch epuò non dete ae.e Non ntiloro nz ed è sottoposta alle leggi gloinquina gin i che he l’im RVE leli: IA,azi pubblica, trico, camibran cheoni ti, tra di benvenuto. deiari. il codice B; l’acqua inserisci ggiar AB nan auto, laa sta di ori e aliment agalle SA SE omiainer a cui viene sottoposta er.aa quelli simme tilinea: anc Gruppo protein A nto cod i easostanz mem (cont costell onti farmac Pumices are fragments“Il lele i, son a. ■ CO gio las sull ret • aOscur IA marcatore pesa of mio IBl pu light nome hi Lapilli are tiny little fragments a delle presenza dell e una l raginsiem io,ene AB. entano e de li caric zione metric eL’alricerca è Greta iamo scatol Thunberg, ho quindici e gruppo ciallecch on di Realizz and porous lava te NTI CONTRO aziondi,questo indi I due that quickly a è sim ttrispe o .IAIB pres unPor of solid lava. Per la anni ■ ARGOME cciata tein zione dell i clin e vengo quindi linguet pro più su rifless o azi gen traotip ettia.ele di quin l’in dalla Svezia. eclin l’in o ncon TO son cav con IB: , sapern PRO ale e Parlo per conto re cooled e down. zion per nd NTI e, oti rpe pila tic ure IAiA ica ella fraClimate tein ■ sceltadi – 1 IMEN co opp gli eterozig . oARGOME cost alleli IA la pe difica prodif otip Justice Now. diffuso ro i gli e le mo prevede la possibilità di a mo problema così gen

RIPASSIAMO CON LE MAPPE

formulazione di un’ipotesi

misfero boreale, e

............................... ............................................................................. ................................. .............................. .............................................................................................................. ...................................................................... ...................................................................................................... ...................................................................................................... .......................... ................................ ......... .............................. ................................... ........................................................ .......................................... ...................... ...................... ................................... .............. ...................... ........... .............................. ..................... ................ ............... .................. ................................. .......................................... ................ .................. ...................... ................ .................. ......... .............................. SCHEDA EDA .................. SCHEDA SCHEDA DA

................

e nome ............... ........ ...................... ................ cognom ...................... ...................... me ........ .............. e ........... .................. cogno nom

Alla fine dell’unità trovi tutto l’occorrente per ripassare, esercitarti e mettere alla prova le tue competenze, anche con attività in lingua inglese. Anche queste rubriche sono in caratteri ad alta leggibilità!

osservazione del fenomeno

T A KERING SCIENZE & MA DI REALTÀ COMPETENZ COMPITOnome PROVE DI name LAB TIN

........ ........................... ................ .................. ................. ................

LE VERIFICHE

Mappa 1

Le terre emerse che formano l’Antartide sono completamente ricoperte da una calotta di ghiaccio che raggiunge lo spessore di 2 km e che da sola contiene circa il 90% di tutta l’acqua dolce del mondo.

EM LAB ST

ere Preved

L'IMPRONTA ECOLOGICA

4. LE CALOTTE

5 La calotta antartica

Impara e… divertiti! Le calotte glaciali s

pri impegni.

3 L’impronta idrica è analoga all’impronta ecologica: calcola il volume totale di risorse idriche necessarie a produrre beni e servizi consumati da una data popolazione.

L’atmosfera

LEZIONE 1

sono dette anche g Insieme ai volumi del corso trovi SKILL BOOK, una raccolta di schede con tantissime attività: esperimenti, oggetti da costruire, letture per approfondire, compiti di realtà, debate, attività coding, percorsi u Qu interdisciplinari. Scegli la tua attività, stacca pone sone, il p la scheda e inseriscila nel raccoglitore! obiettivi di s

l'impronta ecologica

ECO

front

Lo sviluppo sostenibile è un modello di sviluppo in grado di soddisfare i bisogni della generazione presente senza compromettere la possibilità delle generazioni future di soddisfare i propri.

clicca e gioca!

sviluppo economico

3 L’avvio ufficiale degli obiettivi per lo sviluppo sostenibile ha coinciso con l’inizio del 2016, guidando il mondo sulla strada da percorrere nell’arco dei prossimi 15 anni.

VIVENTI

LEZIONE

sviluppo realizzabile

1 Sviluppo sostenibile, sviluppo

Dopo le lezioni puoi approfondire i contenuti con le rubriche FOCUS e VISUAL, anche nella versione ECO!

ambiente

2 Lo sviluppo sostenibile è l’area risultante dall’intersezione di tre elementi essenziali: la crescita economica, l’inclusione sociale e la tutela dell’ambiente.

sviluppo sociale

PERCORSO 2 UNITÀ 2

generazione

sviluppo sviluppo vivibile sviluppo equo

clicca e gioca!

158

KEY WORDS

risorse naturali natural resources sviluppo sostenibile sustainable development equità equity

Le lingue glaciali avan formando profonde sp Scivolando verso valle reti e il fondo della va sottili come polvere a Lungo la parte termi rature ra tempe La defi nizione di sviluppo so incont con uno sfrenato utilizzo del i vengon roccios menti sumodalla delleparte risorsetermin naturali alege di specie animali la desert dall’acqua die fusione

ce G P nc pa o SpA

clicca qui!

PRESENTAZIONE

INDICE Contenuti digitali

PERCORSO di APPRENDIMENTO 1 UNITÀ MATERIA

LA SCIENZA E IL SUO METODO

........................................................

lezione 1 Il metodo sperimentale .............................................................................................................. 1. Dalla magia alla scienza ............................................................................................................ 2. Galileo Galilei e il metodo sperimentale ............................................................... 3. Le fasi del metodo sperimentale .....................................................................................

18 18 19 19

Misurare le grandezze: lunghezza, superficie e volume ............... 1. Misurare vuol dire confrontare .......................................................................................... 2. Il Sistema Internazionale di unità di misura ..................................................... 3. Gli strumenti di misura .............................................................................................................. 4. Misurare la lunghezza ................................................................................................................. 5. Misurare la superficie ................................................................................................................... 6. Misurare il volume ...........................................................................................................................

22 22 23 24 24 24 25

lezione 3 Misurare le grandezze: massa, peso e tempo .............................................. 1. Misurare la massa ............................................................................................................................. 2. Misurare il peso ................................................................................................................................... 3. Densità e peso specifico ............................................................................................................ 4. Misurare il tempo .............................................................................................................................. 5. Misure ed errori ...................................................................................................................................

26 27 27 28 28 29

lezione 2

lezione 4 La rappresentazione grafica dei dati ....................................................................... 30 1. Tabelle e rappresentazioni grafiche .............................................................................. 30 FOCUS

Anche noi scienziati ......................................................................................................................... 34

UNITÀ MATERIA

Grandezze e misure Misurare lunghezza, superficie e volume

Misurare massa e tempo Modelli scientifici Norme di sicurezza in laboratorio LEZIONI in MP3

alla prova ......................................................................................................

alla prova APPRENDISTI STREGONI ...................................................................

Test interattivi

The International System of Units .......................................................................... 43

LA STRUTTURA DELLA MATERIA

Mappa interattiva

Listening

LEZIONI in ANTEPRIMA

...................................................

lezione 1 La materia e le sue caratteristiche ............................................................................ 1. La materia forma tutto quello che ci circonda ................................................ 2. La materia possiede proprietà fisiche e chimiche ....................................... 3. La materia si presenta in diverse forme chiamate sostanze ...........

46 46 47 48

Pic-nic nel parco

La composizione della materia ........................................................................................ 1. La materia è formata da atomi .......................................................................................... 2. Dagli atomi alle molecole ........................................................................................................ 3. Le sostanze possono essere semplici o composte ...................................... 4. I miscugli .....................................................................................................................................................

50 50 51 51 52

La teoria atomica

lezione 2

visual

La ricerca di Hasler

CONOSCENZE e ABILITÀ

CLIL

LEZIONI in ANTEPRIMA

...........................................................................................................................

RIPASSIAMO CON LE MAPPE

COMPETENZE

Galilei e il metodo sperimentale

INDICE

Separare i miscugli ............................................................................................................................ 54

Sale d’Italia I miscugli

Gli stati fisici della materia ................................................................................................... 1. Solidi, liquidi e aeriformi ........................................................................................................... 2. Le proprietà dei solidi .................................................................................................................. 3. Le proprietà dei liquidi e degli aeriformi ............................................................... 4. Lo stato di plasma ............................................................................................................................ lezione 3

...........................................................................................................................

alla prova ......................................................................................................

RIPASSIAMO CON LE MAPPE CONOSCENZE e ABILITÀ COMPETENZE CLIL

UNITÀ MATERIA

56 56 57 58 59

alla prova L A FEBBRE DELL’ORO CHE AVVELENA

LA FORESTA AMAZZONICA

...........................................................

.......................................................

La temperatura ...................................................................................................................................... 1. La temperatura e l’agitazione termica delle particelle ........................... 2. Il calore è una forma di energia ........................................................................................ 3. Relazioni fra temperatura e calore ................................................................................ 4. La misura della temperatura ................................................................................................ 5. Le scale termometriche ..............................................................................................................

70 70 71 71 72 72

Il calore .............................................................................................................................................................. 1. La misura del calore ...................................................................................................................... 2. Il calore specifico ................................................................................................................................ 3. La capacità termica ..........................................................................................................................

74 74 75 76

La propagazione del calore .................................................................................................... 1. Il calore si propaga .......................................................................................................................... 2. La propagazione del calore nei solidi ........................................................................ 3. La propagazione del calore nei liquidi e negli aeriformi ..................... 4. La propagazione del calore nel vuoto ....................................................................... 5. La dilatazione termica .................................................................................................................

78 78 79 79 80 80

I cambiamenti di stato della materia ..................................................................... 1. Da uno stato all’altro .................................................................................................................... 2. Il passaggio da solido a liquido ......................................................................................... 3. Il passaggio da liquido a solido ......................................................................................... 4. Il passaggio da liquido ad aeriforme ........................................................................... 5. Il passaggio da vapore a liquido ....................................................................................... 6. Il passaggio da gas a liquido ................................................................................................. 7. Il passaggio da solido ad aeriforme e viceversa .............................................

82 82 83 83 83 84 84 84

lezione 1

lezione 2

lezione 3

lezione 4

FOCUS

CODING

...........................................................................................................................

alla prova ......................................................................................................

alla prova CON LA LANA NEL DESERTO ........................................................

CONOSCENZE e ABILITÀ

CLIL

Test interattivi

Mappa interattiva

Listening

LEZIONI in ANTEPRIMA

Le scale termometriche

Come funziona il calorimetro

VIDEO

Come si muovono le correnti convettive in una stanza? I passaggi di stato

I passaggi di stato ..................................................................................................................... 86

RIPASSIAMO CON LE MAPPE

COMPETENZE

LEZIONI in MP3

Heterogeneous and homogeneous mixtures .......................................... 67

LA TEMPERATURA E IL CALORE

Gli stati d’aggregazione dell’acqua

Heat and state changes .......................................................................................................... 95

LEZIONI in MP3 Test interattivi

Mappa interattiva

Listening

COMPITO DI REALTÀ Freddo e caldo per conservare i cibi .............................. 96 © Casa Editrice G. Principato SpA

INDICE

UNITÀ TERRA

PERCORSO di APPRENDIMENTO 2

L’IDROSFERA

..................................................................................................................................................

100

lezione 1 Un pianeta da conservare: l’Agenda 2030 ......................................................... 1. Verso uno sviluppo sostenibile ........................................................................................... 2. 2015: nasce l’Agenda 2030 ..................................................................................................... 3. Le sfide dell’Agenda 2030 .......................................................................................................

102 102 103 104

lezione 2 L’acqua e le sue proprietà ....................................................................................................... 1. Gli elementi del sistema Terra ............................................................................................ 2. Un pianeta ricoperto d’acqua ............................................................................................. 3. Le proprietà dell’acqua ...............................................................................................................

106 106 107 107

lezione 3 Il mare e le acque continentali ........................................................................................ 1. Quanti tipi di acque esistono? ........................................................................................... 2. Le acque dei mari .............................................................................................................................. 3. Le acque continentali: dal torrente al fiume ...................................................... 4. I laghi ............................................................................................................................................................... 5. Le acque sotterranee ..................................................................................................................... FOCUS I movimenti del mare .................................................................................................................... ECO visual Un oceano di plastica .....................................................................................................................

110 110 111 112 113 113 114 116

Come fanno i gerridi a muoversi sull’acqua?

lezione 4 I ghiacciai ........................................................................................................................................................ 1. L’importanza dei ghiacciai nel sistema Terra ..................................................... 2. Come si forma un ghiacciaio ............................................................................................... 3. I ghiacciai alpini .................................................................................................................................. 4. Le calotte glaciali ...............................................................................................................................

118 118 119 119 120

Il futuro dei ghiacciai

lezione 5 La risorsa acqua .................................................................................................................................... 1. Quanta acqua consumiamo? .............................................................................................. 2. In marcia per l’acqua ..................................................................................................................... 3. Acqua in pericolo ...............................................................................................................................

122 122 123 124

L’acqua invisibile

1 ECO

ECO

...........................................................................................................................

126

alla prova ......................................................................................................

129

alla prova NESSUNO SIA LASCIATO INDIETRO .....................................

132

RIPASSIAMO CON LE MAPPE CONOSCENZE e ABILITÀ COMPETENZE CLIL

UNITÀ TERRA

Glaciers

........................................................................................................................................................

L’ATMOSFERA

133

.............................................................................................................................................

134

Un involucro gassoso: l’atmosfera .............................................................................. 1. L’atmosfera è costituita dall’aria ....................................................................................... 2. La composizione dell’atmosfera ...................................................................................... 3. Gli strati che formano l’atmosfera .................................................................................

136 136 137 138

lezione 2 La pressione atmosferica ......................................................................................................... 1. Anche l’aria pesa ................................................................................................................................ 2. La misura della pressione atmosferica ..................................................................... 3. Le variazioni della pressione atmosferica ............................................................. 4. I venti ...............................................................................................................................................................

140 140 141 142 142

L’umidità atmosferica ................................................................................................................... 1. Il vapore acqueo presente nell’aria ............................................................................... 2. La condensazione del vapore acqueo ....................................................................... 3. Le precipitazioni atmosferiche ..........................................................................................

144 144 145 146

lezione 1

lezione 3

Lo sfruttamento delle risorse idriche L’inquinamento delle acque

INDICE

LEZIONI in ANTEPRIMA

Il sistema Terra

VIDEO

La vita di un fiume

Esploriamo il ghiacciaio

LEZIONI in MP3

Test interattivi

Mappa interattiva

Listening

LEZIONI in ANTEPRIMA L’origine dell’atmosfera Una struttura a strati

I tipi di venti

La rosa dei venti

Venti straordinari

Fulmini e temporali

La temperatura dell’aria e il clima .............................................................................. 1. Come si riscalda la Terra ............................................................................................................ 2. Le previsioni del tempo ............................................................................................................. 3. Il bilancio termico terrestre .................................................................................................... 4. L’effetto serra .......................................................................................................................................... 5. I climi della Terra ................................................................................................................................

148 148 149 149 150 150

lezione 5 La risorsa aria ........................................................................................................................................... 1. Che cos’è l’inquinamento atmosferico .................................................................... 2. Gli effetti dell’inquinamento atmosferico ............................................................ 3. Ozono “buono” e ozono “cattivo” .............................................................................. 4. La situazione europea e nel mondo ............................................................................ FOCUS CODING Calcola la tua impronta di carbonio ............................................................... ECO visual L’impronta ecologica ......................................................................................................................

152 153 154 154 154 156 158

lezione 4

ECO

...........................................................................................................................

160

alla prova ......................................................................................................

163

alla prova COME LEGGERE UNA CARTA METEOROLOGICA ........

166

RIPASSIAMO CON LE MAPPE CONOSCENZE e ABILITÀ COMPETENZE

UNITÀ TERRA

Wind

.................................................................................................................................................................

167

......................................................................................................................................................................

168

lezione 1 Il suolo e le sue caratteristiche ........................................................................................ 1. Il suolo è indispensabile per la vita degli organismi ................................ 2. Di che cosa è fatto il suolo? ................................................................................................... 3. Come si forma il suolo ................................................................................................................ 4. Il profilo del suolo .............................................................................................................................

170 171 171 172 173

lezione 2 I tipi di suolo ............................................................................................................................................... 1. Tessitura, permeabilità e porosità del suolo ........................................................ 2. I principali tipi di suolo ............................................................................................................... 3. Il suolo agrario ......................................................................................................................................

174 175 176 176

CLIL

IL SUOLO

...........................................................................................................................

178

alla prova ......................................................................................................

179

alla prova TECNICHE COLTURALI A CONFRONTO ...............................

182

RIPASSIAMO CON LE MAPPE CONOSCENZE e ABILITÀ COMPETENZE CLIL

The hidden life of soils

............................................................................................................

183

L’effetto serra

I climi della Terra

LEZIONI in MP3 Test interattivi

Mappa interattiva

Listening

LEZIONI in ANTEPRIMA

LEZIONI in MP3 Test interattivi

Mappa interattiva

Listening

COMPITO DI REALTÀ Una mostra per l’acqua ................................................................. 184

PERCORSO di APPRENDIMENTO 3 UNITÀ VIVENTI

LA CELLULA

186

.........................................................................................................................................................

188

La teoria cellulare

LEZIONI in ANTEPRIMA

Le caratteristiche dei viventi .............................................................................................. 190 1. Le caratteristiche comuni degli esseri viventi .................................................. 190 2. Gli esseri viventi sono costituiti da cellule ........................................................... 190

Vivente o non vivente?

INDICE

lezione 1

3. Gli esseri viventi si nutrono ....................................................................................................... 4. Gli esseri viventi respirano ed eliminano rifiuti ............................................... 5. Gli esseri viventi si muovono e reagiscono agli stimoli ......................... 6. Gli esseri viventi si adattano al proprio ambiente .................................. 7. Gli esseri viventi nascono, crescono e si riproducono ...........................

190 191 192 192 192

I viventi sono costituiti da cellule ................................................................................ 1. Che cos’è la cellula? ....................................................................................................................... 2. Organismi unicellulari e organismi pluricellulari ........................................ 3. L’organizzazione degli organismi pluricellulari ................................................ 4. Gli strumenti che permettono di osservare la cellula ............................. visual Un modello vincente .......................................................................................................................

194 195 195 195 196 198

La struttura della cellula .......................................................................................................... 1. Le parti fondamentali della cellula ............................................................................... 2. La cellula procariote ....................................................................................................................... 3. La cellula eucariote animale ................................................................................................... 4. La cellula eucariote vegetale ................................................................................................

200 200 201 202 202

Membrane a mosaico

La riproduzione della cellula ............................................................................................... 1. Le cellule si riproducono .......................................................................................................... 2. La riproduzione della cellula procariote ................................................................. 3. La riproduzione della cellula eucariote ...................................................................... 4. Il ciclo cellulare .....................................................................................................................................

204 204 205 205 207

Una riproduzione rapidissima

lezione 2

lezione 3

lezione 4

...........................................................................................................................

208

alla prova ......................................................................................................

210

RIPASSIAMO CON LE MAPPE CONOSCENZE e ABILITÀ COMPETENZE

CLIL

UNITÀ VIVENTI

alla prova D ALLE CELLULE PROCARIOTE ...............................................................

214

...........................................................................

215

ALLE CELLULE EUCARIOTE

Enhancing the microscope image

LA CLASSIFICAZIONE DEGLI ORGANISMI

.........

216

Come si classificano i viventi .............................................................................................. 1. Perché si classifica? .......................................................................................................................... 2. Criteri per classificare gli organismi ............................................................................ 3. Evoluzione e classificazione .................................................................................................... visual Una chiave per classificare ....................................................................................................

218 218 219 220 222

Dare un nome agli organismi ............................................................................................. 1. La classificazione di Linneo .................................................................................................. 2. La classificazione moderna .................................................................................................... 3. La nomenclatura binomia .......................................................................................................

224 224 224 227

lezione 1

lezione 2

...........................................................................................................................

228

alla prova ......................................................................................................

230

alla prova LA RICCHEZZA DELLA VITA ...........................................................

234

RIPASSIAMO CON LE MAPPE CONOSCENZE e ABILITÀ COMPETENZE CLIL

Classification of living things

........................................................................................

235

COMPITO DI REALTÀ Tutti i nomi degli organismi ...................................................... 236

INDICE

Come funziona il microscopio ottico

Esploriamo la cellula eucariote

La mitosi

LEZIONI in MP3 Test interattivi

Mappa interattiva

Listening

LEZIONI in ANTEPRIMA Mettiamo un po’ d’ordine! VIDEO

L’ornitorinco, un animale bizzarro Tre domini

LEZIONI in MP3 Test interattivi

Listening

Mappa interattiva

PERCORSO di APPRENDIMENTO 4 UNITÀ VIVENTI

IL MONDO DEI MICRORGANISMI

238

.............................................

240

lezione 1 I virus .................................................................................................................................................................... 1. Al confine dei viventi .................................................................................................................... 2. I virus sono parassiti obbligati ............................................................................................ 3. La riproduzione dei virus ........................................................................................................... 4. HIV, il virus che danneggia il sistema immunitario ..................................

242 242 243 244 245

I domini dei batteri ........................................................................................................................... 1. Il dominio degli archeobatteri ............................................................................................ 2. Il dominio degli eubatteri ........................................................................................................ 3. Come si nutrono gli eubatteri ...............................................................................................

246 246 247 249

Il regno dei protisti ............................................................................................................................ 1. Il dominio degli eucarioti ......................................................................................................... 2. I protisti ......................................................................................................................................................... 3. I protozoi sono protisti eterotrofi ...................................................................................... 4. I protofiti sono protisti autotrofi ...................................................................................... 5. Protisti eterotrofi decompositori ...................................................................................... 6. Le alghe sono pluricellulari autotrofi ......................................................................... ECO FOCUS Mari supernutriti .................................................................................................................................

250 250 250 251 251 252 252 254

lezione 2

lezione 3

...........................................................................................................................

256

alla prova ......................................................................................................

258

RIPASSIAMO CON LE MAPPE CONOSCENZE e ABILITÀ COMPETENZE

.....................

262

.............................

263

.........................

264

lezione 1 Il regno dei funghi ............................................................................................................................... 1. Né piante né animali .................................................................................................................... 2. I funghi a cappello ............................................................................................................................ 3. Le muffe e i lieviti ............................................................................................................................... 4. I licheni ........................................................................................................................................................... 5. La classificazione dei funghi ..................................................................................................

266 266 267 268 268 268

Il regno delle piante ......................................................................................................................... 1. Le piante e le loro caratteristiche .................................................................................... 2. Piante con il corpo a tallo ........................................................................................................ 3. Piante con il corpo a cormo .................................................................................................... 4. Le pteridofite, le prime piante vascolari .................................................................... 5. Le spermatofite, le piante con semi ............................................................................... ECO visual La deforestazione ................................................................................................................................

270 270 270 271 272 273 274

lezione 3 La radice e il fusto .............................................................................................................................. 1. La radice ....................................................................................................................................................... 2. Le parti della radice ........................................................................................................................ 3. Il fusto .............................................................................................................................................................

276 276 277 278

CLIL

UNITÀ VIVENTI

alla prova UN ESPERIMENTO DURERÀ 500 ANNI

PER STUDIARE LA VITALITÀ DEI BATTERI

The importance of protists for the environment

I REGNI DEI FUNGHI E DELLE PIANTE

lezione 2

INDICE

Le piante si nutrono

LEZIONI in ANTEPRIMA Le malattie virali

Il ciclo riproduttivo dei batteriofagi

Archeobatteri in vetrina I batteri Dai batteri alla cellula eucariote

LEZIONI in MP3 Test interattivi

Mappa interattiva

Listening

LEZIONI in ANTEPRIMA

L’evoluzione delle piante

Che cosa succede se…

Nella foresta di mangrovie

La foglia ............................................................................................................................................................. 1. Come è fatta la foglia .................................................................................................................... 2. La fotosintesi .......................................................................................................................................... 3. Fotosintesi e respirazione, due processi tra loro dipendenti .......... 4. La traspirazione ...................................................................................................................................

280 280 281 282 283

A ogni albero la sua foglia

Fiori, frutti e semi ............................................................................................................................... 1. La riproduzione delle piante ................................................................................................ 2. La riproduzione vegetativa .................................................................................................... 3. Il fiore .............................................................................................................................................................. 4. L’impollinazione e la fecondazione ............................................................................. 5. La disseminazione e la germinazione ...................................................................... visual Frutti veri e frutti falsi .................................................................................................................

284 284 284 285 286 287 288

Tecniche di riproduzione

lezione 4

lezione 5

...........................................................................................................................

290

alla prova ......................................................................................................

292

alla prova LE PIANTE ASSORBONO CO2, MA FINO A QUANDO? ....

296

RIPASSIAMO CON LE MAPPE CONOSCENZE e ABILITÀ COMPETENZE CLIL

UNITÀ VIVENTI

The qualities of mushrooms

..........................................................................................

IL REGNO DEGLI ANIMALI: GLI INVERTEBRATI

Test interattivi

Mappa interattiva

Listening

LEZIONI in ANTEPRIMA

.....

298

Le caratteristiche generali degli animali ........................................................... 1. Che cos’è un animale? ................................................................................................................ 2. Sostegno e movimento .............................................................................................................. 3. Nutrizione e digestione ............................................................................................................. 4. Respirazione ............................................................................................................................................ 5. Circolazione ed escrezione .................................................................................................... 6. Riproduzione .......................................................................................................................................... 7. Sensibilità e coordinamento ................................................................................................. FOCUS Come si distinguono gli animali? ...................................................................................

300 300 300 301 301 302 302 303 304

L’evoluzione degli animali

Poriferi e celenterati ....................................................................................................................... 1. Gli invertebrati ...................................................................................................................................... 2. I poriferi ........................................................................................................................................................ 3. I celenterati ...............................................................................................................................................

306 306 306 307

Le caratteristiche degli invertebrati

Vermi e molluschi ............................................................................................................................... 1. I platelminti .............................................................................................................................................. 2. I nematodi ................................................................................................................................................. 3. Gli anellidi ................................................................................................................................................. 4. I molluschi .................................................................................................................................................

310 310 311 311 312

Molluschi in vetrina

Artropodi ed echinodermi ....................................................................................................... 1. Un gruppo di successo ................................................................................................................ 2. Le caratteristiche generali degli artropodi ........................................................... 3. Gli echinodermi .................................................................................................................................. visual Le classi degli artropodi .............................................................................................................

314 314 315 316 318

Artropodi da record

lezione 1

lezione 2

lezione 3

lezione 4

...........................................................................................................................

320

alla prova ......................................................................................................

322

alla prova L’INDICE BIOTICO ESTESO .............................................................

326

RIPASSIAMO CON LE MAPPE CONOSCENZE e ABILITÀ COMPETENZE CLIL

297

LEZIONI in MP3

INDICE

Marine life around the Cape Verde Islands

..............................................

327

Un insetto sotto la lente

LEZIONI in MP3 Test interattivi

Listening

Mappa interattiva

UNITÀ VIVENTI

IL REGNO DEGLI ANIMALI: I VERTEBRATI

.................................................................................................................................................

328

I pesci .................................................................................................................................................................... 1. I cordati ......................................................................................................................................................... 2. Le caratteristiche dei vertebrati ......................................................................................... 3. I pesci ...............................................................................................................................................................

330 330 331 332

lezione 1

Il Parco Nazionale Arcipelago Toscano Anatomia di un pesce osseo Anatomia di un pesce cartilagineo

lezione 2 Gli anfibi e i rettili ............................................................................................................................... 334 1. Gli anfibi ...................................................................................................................................................... 334 2. I rettili .............................................................................................................................................................. 336

Pesci fuor d’acqua

Gli uccelli ......................................................................................................................................................... 338 1. Gli uccelli, vertebrati adatti al volo ................................................................................ 338

Dai dinosauri agli uccelli

I mammiferi ................................................................................................................................................. 1. Perché si chiamano mammiferi? ..................................................................................... 2. Le caratteristiche dei mammiferi .................................................................................... 3. I mammiferi si dividono in tre gruppi .......................................................................

Gli arti dei mammiferi

lezione 3 lezione 4

visual

ECO

LEZIONI in ANTEPRIMA

FOCUS

Gli ordini dei mammiferi placentati ......................................................................... 346 Specie a rischio di estinzione .............................................................................................. 348 ...........................................................................................................................

350

alla prova ......................................................................................................

352

alla prova PIPISTRELLI, COSÌ UTILI, COSÌ BELLI .................................

356

RIPASSIAMO CON LE MAPPE CONOSCENZE e ABILITÀ COMPETENZE CLIL

342 342 343 344

What is a mammal?

....................................................................................................................

357

CLIL PROJECT Molluscs ...................................................................................................................................... 358

INDICE

LEZIONI in MP3 Test interattivi

Mappa interattiva

Listening

di APPRENDIMENTO

PERCORSO

PARTENZA!

CONOSCERE GLI ORGANISMI Guardiamo il video per sapere come è avvenuta la scoperta delle cellule che ha condotto all’elaborazione di una delle teorie più importanti della biologia.

La teoria cellulare

Attività capovolta 1. Chi osservò per primo un organismo microscopico? 2. Quale teoria formularono i biologi basandosi sulle osservazioni al microscopio? 3. Quali sono i punti fondamentali di questa teoria? Realizziamo un esperimento e osserviamo con il microscopio ottico le cellule di un pomodoro. MATERIALI

• un microscopio ottico • vetrini portaoggetto e coprioggetto • un taglierino • un pomodoro • una pinzetta

ESECUZIONE

1. Tagliamo una fetta di pomodoro e preleviamo con la pinzetta un pezzetto di polpa privo di semi. 2. Depositiamo la polpa su un vetrino e copriamola con il vetrino coprioggetto, premendo leggermente. 3. Osserviamo il preparato prima con la lente a basso ingrandimento e, in seguito, con quelle a ingrandimento maggiore.

Attività capovolta 1. Che cosa si osserva al microscopio? 2. Quale forma hanno le cellule? 3. Si possono vedere delle strutture al loro interno? 4. Disegniamo le cellule di pomodoro, riproducendo i colori e ogni altra particolarità che riusciamo a osservare.

186

VIVENTI LE NOSTRE TAPPE

UNITÀ

ARRIVO!

LA CELLULA Metteremo a fuoco le caratteristiche che distinguono i viventi dai non viventi e descriveremo la cellula, l’unità di base di tutti gli organismi. Scopriremo che esistono cellule con una struttura semplice e cellule complesse, cellule animali e cellule vegetali, e che tutte attraversano un ciclo vitale in cui nascono, si accrescono e si riproducono.

LA CLASSIFICAZIONE DEGLI ORGANISMI Comprenderemo che classificare e dare un nome agli organismi è sempre stato necessario per comunicare in maniera corretta tra gli esseri umani. Conosceremo i criteri di classificazione usati in passato e quelli utilizzati oggi e impareremo a usare la nomenclatura binomia per ricercare informazioni sugli organismi.

COMPITO DI REALTÀ Tutti i nomi degli organismi Realizzeremo insieme un’indagine sui nomi comuni che vengono dati a piante e animali nelle diverse regioni italiane, e anche in altri Paesi del mondo, intervistando familiari, amici e compagni. Metteremo a confronto i nomi comuni più usati con le categorie della classificazione e raccoglieremo i nostri risultati in una presentazione digitale o su cartelloni da esporre a scuola (pag. 236). COMPITO DI REALTÀ

UNITÀ

COOPERATIVE LEARNING AGENDA 2030

Tutti i nomi degli

organismi

In Italia l’esigenza di costruire alloggi e strutture commerciali ha ridotto notevolmente i suoli dove cresce la vegetazione spontanea, mentre le campagne sono interessate da agricoltura intensiva, oppure abbandonate a sé stesse. L’Unione europea sovvenziona gli agricoltori che lasciano a pascolo i prati che non sono mai stati coltivati, in quanto fonte preziosa di specie vegetali selvatiche, molte a rischio di estinzione. Realizziamo un’indagine per riconoscere e dare un nome alle specie selvatiche, endemiche o rare, e comprendere la situazione delle aree coltivate e di quelle improduttive, progettando delle attività per la salvaguardia della biodiversità.

PERCORSO DELL’ESPERIENZA

1 Organizziamo la raccolta delle immagini Per realizzare l’indagine è necessario avere a disposizione delle fotografie di piante selvati di animali per procedere al riconoscimento d specie. Si decide la divisione della classe in g stabiliscono le zone in cui ogni gruppo scatte il giardino della scuola, il parco pubblico più prato in campagna più facilmente raggiungib

2 Selezioniamo le fotografie e organizziam l’intervista Ogni gruppo esamina le foto scattate, selezio che ritiene più adatte per le indagini e le stam

COMPETENZE Raccogliere e selezionare le informazioni utili per approfondire la conoscenza degli organismi e del loro ambiente di vita. Diventare consapevoli dell’importanza della conservazione delle specie selvatiche animali e vegetali per la salvaguardia degli ecosistemi terrestri e della biodiversità.

COMPITO

• Lavorare in gruppo per compiere indagini sui nomi comuni delle specie usati nella propria regione. • Prendere contatti con i tecnici o con l’assessore all’urbanistica o al territorio o all'ambiente per raccogliere informazioni sul proprio territorio. • Decidere il metodo da utilizzare per raccogliere i dati, analizzarli e selezionarli. • Documentare le osservazioni compiute utilizzando fotografie, video e disegni. • Analizzare e interpretare foto e video per identificare le diverse specie selvatiche. • Approfondire la conoscenza delle specie selvatiche anche grazie all’utilizzo di programmi per smartphone e computer. • Realizzare un incontro, una mostra fotografica o una presentazione multimediale per condividere l’esperienza con i compagni.

Saper utilizzare strategie diverse per raccogliere dati da analizzare. Saper organizzare un’indagine per raccogliere informazioni. Saper utilizzare le nuove tecnologie per il riconoscimento delle specie vegetali. Interagire con gli enti locali. Mettere a confronto i risultati di ricerche diverse e discuterli insieme. STRUMENTI Collaborare con gli altri. Comunicare i risultati usando mezzi • Dispositivi portatili: smartphone, tablet, fotocamera e supporti diversi. • Altri strumenti: quaderni, matite e penne

236

ORGANIZZAZIONE DEL COMPITO

Dividere la classe in gruppi e stabilire quali co Divi svolgono. L’esecuzione del compito è divisa in otto fasi: • scaricare una delle tante applicazioni gratuit riconoscimento delle specie vegetali sul pro dispositivo elettronico (tempo previsto mezz • richiedere informazioni agli enti locali per ca in che percentuale il territorio è urbanizzato coltivato, lasciato allo stato naturale (tempo previsto 3 ore); • realizzazione delle fotografie nell’area presc (tempo previsto 2-3 ore);

PERCORSO DI APPRENDIMENTO 3

3 Approfondiamo la ricerca Una volta realizzate le indagini e raccolti i no caratteristiche delle piante è necessario inco un rappresentante degli enti locali per racco le informazioni sull’utilizzo del suolo e lo sta urbanizzazione della propria località.

RIFLETTIAMO INSIEME

• Quante specie sono state individuate? • In che modo sono distribuite nel territorio? • Quali sono le zone più ricche di biodiversità? densamente lavorate o quelle allo stato selv • È importante mantenere aree allo stato selv • Che differenze si notano tra i nomi comuni e scientifici delle specie che sono state esami • Quali tipi di informazioni possono fornirci i n organismi?

187

UNITÀ

LA CELLULA lezione 1

lezione 2 I VIVENTI SONO COSTITUITI DA CELLULE VISUAL

lezione 3 CONOSCENZE E ABILITÀ Elencare e descrivere le caratteristiche che sono comuni a tutti gli esseri viventi. Descrivere i processi che avvengono durante il ciclo vitale di un organismo. Conoscere le differenze tra la cellula procariote e la cellula eucariote. Descrivere la struttura della cellula procariote. Descrivere la struttura della cellula eucariote. Mettere a confronto la cellula animale con la cellula vegetale. Sapere come si riproducono la cellula procariote e la cellula eucariote. Illustrare le fasi della mitosi.

LE CARATTERISTICHE DEI VIVENTI

UN MODELLO VINCENTE LA STRUTTURA DELLA CELLULA

lezione 4 LA RIPRODUZIONE DELLA CELLULA

LEZIONI in ANTEPRIMA

COMPETENZE Essere consapevoli che la cellula è l’unità di base della vita. Saper utilizzare il microscopio ottico. Essere in grado di realizzare semplici osservazioni di tessuti animali e vegetali al microscopio. Osservare, descrivere e rappresentare un fenomeno con schemi e disegni. Ordinare le conoscenze. RIPASSIAMO CON LE MAPPE CONOSCENZE e ABILITÀ alla prova COMPETENZE alla prova

Dalle cellule procariote alle cellule eucariote CLIL Enhancing the microscope image

188

VIVENTI

Ci interess

nucleo

Il nostro corpo è formato da un numero impressionante di cellule, circa centomila miliardi! Inoltre sono di 200 tipi diversi, ? é ciascuno specializzato in una particolare funzione: le cellule Perch appiattite della pelle proteggono il corpo, le cellule del sangue hanno una forma concava adatta a trasportare l’ossigeno. Sono tutte eucariote, con le caratteristiche e l’organizzazione complessa delle cellule animali. Ogni cellula, grazie all’azione coordinata dei suoi organuli, funziona come un microscopico sistema: può sembrare incredibile, ma dal buon funzionamento di ciascuna cellula dipende lo stato di salute dell’intero “sistema corpo umano”!

autotrofo

funzioni vitali

cellula procariote

mitosi

cellula

eterotrofo citoplasma

cellula eucariote

TAG CLOUD membrana plasmatica ciclo vitale

organuli scissione binaria

189

LEZIONE

LE CARATTERISTICHE DEI VIVENTI Attività capovolta

VIDEO

Guarda il video e rispondi alle domande. 1. Perché non è sempre semplice distinguere un essere vivente da un oggetto inanimato? Indica almeno un esempio che può trarre in inganno. 2. Ti è mai capitato di confondere un animale con una pianta? 3. Come si chiama la disciplina che si occupa dello studio degli esseri viventi? Qual è la sua etimologia?

1. LE CARATTERISTICHE COMUNI DEGLI ESSERI VIVENTI Vivente o non vivente?

Anche se sono molto diversi l’uno dall’altro, gli organismi viventi possiedono un insieme di caratteristiche comuni che ci consentono di affermare che sono vivi. Gli esseri viventi: • sono costituiti da cellule; • ricavano dall’ambiente sostanze nutritive ed energia, cioè si nutrono; • respirano ed eliminano rifiuti; • si muovono (almeno in una fase della loro vita); • reagiscono agli stimoli; • si adattano al proprio ambiente; • crescono; • si riproducono; • infine muoiono. utrirsi, respirare, muoversi, reagire agli stimoli, adattarsi al N proprio ambiente, crescere, riprodursi e morire sono le funzioni vitali degli organismi.

La scienza che studia gli esseri viventi è la biologia.

2. GLI ESSERI VIVENTI SONO COSTITUITI DA CELLULE La cellula è la più piccola unità dei viventi. Vi sono esseri viventi unicellulari, cioè costituiti da una sola cellula capace di svolgere tutte le funzioni vitali e organismi pluricellulari, cioè costituiti da più cellule organizzate tra loro.

3. G LI ESSERI VIVENTI SI NUTRONO

1 Le piante producono da sole il proprio nutrimento grazie alla fotosintesi.

190

PERCORSO 3 UNITÀ 1

Gli esseri viventi devono procurarsi le sostanze nutritive di cui hanno bisogno. Nutrirsi, perciò, è una funzione vitale perché consente la sopravvivenza. Le piante, grazie alla luce del Sole, trasformano l’acqua, i sali minerali e l’anidride carbonica ricavati dall’ambiente nelle sostanze nutritive di cui hanno bisogno. Questo processo è chiamato fotosintesi 1 . La cellula

VIVENTI

Gli animali, a differenza delle piante, non sono in grado di fabbricare le sostanze nutritive di cui hanno bisogno; devono perciò nutrirsi di altri esseri viventi 2 . e piante, che si producono le sostanze nutritive grazie L alla fotosintesi, sono organismi autotrofi. Gli animali, che ricavano le sostanze nutritive da altri viventi, sono organismi eterotrofi.

KEY WORDS biologia erbivoro carnivoro onnivoro

biology herbivore carnivore omnivore

Un tipo particolare di organismi eterotrofi sono i funghi: non sono in grado di produrre sostanze nutritive e non possono neppure mangiare e digerire altri organismi. Per questo si nutrono grazie all’assorbimento delle sostanze prodotte da altri organismi oppure le ricavano dai resti di organismi morti in decomposizione 3 . a

2 A ognuno il suo cibo

Gli animali sono tutti eterotrofi, ma i cibi di cui si nutrono possono essere molto diversi. a. La giraffa è un animale erbivoro. Si ciba di vegetali. b. ll barbagianni è un animale carnivoro. Si ciba di altri animali. c. Il ratto è un animale onnivoro. Si ciba sia di vegetali sia di animali.

4. GLI ESSERI VIVENTI RESPIRANO ED ELIMINANO RIFIUTI Oltre alle sostanze nutritive, gli esseri viventi ricavano dal cibo anche l’energia necessaria per compiere le funzioni vitali. a respirazione è il processo che permette agli organismi di trarre L energia dagli alimenti.

Attraverso la respirazione gli esseri viventi introducono nel loro organismo ossigeno (un gas presente nell’aria e nell’acqua) e lo utilizzano per trasformare gli zuccheri e liberare energia e anidride carbonica. Esistono tuttavia altri modi di estrarre energia dagli alimenti: ad esempio i lieviti, i microrganismi aggiunti all’impasto del pane e della pizza per renderlo più morbido, possono ricavare energia dagli zuccheri senza bisogno di ossigeno, grazie a un processo chiamato fermentazione. Nel corso delle numerose trasformazioni che gli alimenti subiscono per essere utilizzati dagli organismi, vengono prodotte anche sostanze di rifiuto. Questi materiali sarebbero dannosi se si accumulassero all’interno dell’organismo; pertanto devono essere eliminati e riversati nell’ambiente. l processo di eliminazione delle sostanze di rifiuto I è chiamato escrezione.

Le caratteristiche dei viventi

3 Il fungo a mensola è un organismo eterotrofo che assorbe le sostanze nutritive prodotte dalla pianta su cui cresce.

LEZIONE 1

191

LEZIONE

1 5. G LI ESSERI VIVENTI SI MUOVONO E REAGISCONO AGLI STIMOLI Quasi tutti gli animali si muovono in modo evidente e spontaneo utilizzando zampe, ali, pinne, piedi o altre strutture 4 . Grazie al movimento gli animali si procurano il cibo, sfuggono ai pericoli, si spostano negli ambienti che presentano condizioni favorevoli alla loro sopravvivenza. Le piante, invece, appaiono per lo più ferme; esse tuttavia compiono dei movimenti in risposta a stimoli provenienti dall’ambiente esterno 5 . In genere gli animali percepiscono gli stimoli che provengono dall’esterno (rumori, odori, luce, variazioni di temperatura) attraverso gli organi di senso. Sono poi in grado di reagire a essi in modo adeguato, ad esempio modificando il proprio aspetto oppure il comportamento.

4 I pinguini si muovono con difficoltà sul ghiaccio, ma nuotano agilmente in acqua usando le ali come pinne.

5 La risposta di due piante agli stimoli ambientali

a. I girasoli ruotano le foglie e i fiori in direzione della sorgente di luce, il Sole. b. La mimosa pudica è una pianta che, se toccata, ripiega le foglioline in un decimo di secondo.

6 Animali perfettamente adattati a vivere nelle grotte

Gli animali che vivono nelle grotte sono ciechi e privi di pigmento ma dotati di lunghe antenne per “sentire” al buio, come questo crostaceo endemico delle grotte di Frasassi, in provincia di Ancona.

6. GLI ESSERI VIVENTI SI ADATTANO AL PROPRIO AMBIENTE Quando cambiano le condizioni di vita, gli esseri viventi modificano, entro certi limiti e in tempi molto lunghi, le proprie funzioni biologiche o l’organizzazione corporea 6 . Questa funzione è detta adattamento.

7. G LI ESSERI VIVENTI NASCONO, CRESCONO E SI RIPRODUCONO Gli animali, le piante e i funghi nascono da individui della stessa specie, simili in tutto a loro, e poi crescono, cioè aumentano le loro dimensioni e il loro peso. Gli animali crescono fino a quando raggiungono l’età adulta. Le piante, se sono nelle condizioni adatte, continuano a crescere per tutta la durata della loro vita. Ogni organismo è capace di generare altri esseri viventi in tutto simili a se stesso, assicurando così la sopravvivenza della specie alla quale appartiene. Questa particolare caratteristica degli esseri viventi si chiama riproduzione. 192

PERCORSO 3 UNITÀ 1

La cellula

VIVENTI

La riproduzione può essere asessuata, se avviene con l’intervento di un solo organismo, oppure sessuata, se intervengono un individuo maschio e un individuo femmina. Nella riproduzione sessuata il nuovo individuo si forma a partire dall’unione di due cellule specializzate: il gamete maschile e il gamete femminile. Questa funzione è chiamata fecondazione. La sequenza di avvenimenti che si ripete sempre uguale nel corso della vita di ogni essere vivente si chiama ciclo vitale. Il ciclo vitale di un organismo inizia con la sua nascita e continua con il suo sviluppo, per poi terminare con la morte, processo che può avvenire per cause accidentali o per l’invecchiamento del corpo. Per questo, la durata della vita è un carattere che varia da specie a specie 7 .

7 Animali longevi

a. L’elefante può arrivare a vivere fino a 70 anni. b. La tartaruga delle Gallapagos vive in media fino a 100 anni, ma molti esemplari li hanno abbondantemente superati. b

RISPONDO, RISOLVO, APPLICO Vero o falso? 1. La scienza che studia i viventi è la biologia.

2. Le piante sono organismi eterotrofi.

3. La respirazione serve a produrre sostanze nutritive.

4. La fermentazione permette di trarre energia dagli alimenti.

5. Gli stimoli vengono percepiti attraverso gli organi di senso.

6. La riproduzione asessuata avviene tramite l’intervento di due organismi.

7. Tutti gli esseri viventi sono formati da molte cellule.

VERSO LE COMPETENZE

➜ APPLICARE LE CONOSCENZE APPRESE

Il disegno mostra il ciclo vitale delle rane. Completa con i termini corretti le frasi che descrivono le tappe del processo.

4. La durata della vita di una rana è di circa cinque anni: il ciclo vitale si conclude con la dell’animale. 3. I girini gradualmente subiscono molti cambiamenti. La e lo sviluppo del corpo trasformano i girini in rane adulte. 2. Dalle uova fecondate escono i piccoli della rana, i girini. Questa fase del ciclo vitale è la .

1. Le uova sono deposte dalla femmina nell’acqua. È il segnale che è avvenuta la . © Casa Editrice G. Principato SpA

Le caratteristiche dei viventi

LEZIONE 1

193

LEZIONE

I VIVENTI SONO COSTITUITI DA CELLULE

TESSUTI ANIMALI E VEGETALI AL MICROSCOPIO

LAB

Basta un microscopio ottico piuttosto semplice per osservare dei tessuti, cioè degli insiemi di cellule dello stesso tipo. MATERIALI

˕˕un microscopio ottico ˕˕vetrini portaoggetto e coprioggetto ˕˕un contagocce ˕˕acqua ˕˕bastoncini cotonati ˕˕una cipolla ˕˕una pinzetta

ESECUZIONE

1. I nizia con la preparazione del campione di tessuto animale. Usa il bastoncino cotonato per strofinare l’interno della tua guancia e disponi i frammenti di tessuto sul vetrino portaoggetto. Preleva un po’ d’acqua con il contagocce e versa una goccia sul campione, poi ricopri il tutto con il vetrino coprioggetto. 2. Adesso prepara il campione di tessuto vegetale. Preleva con la pinzetta un frammento di pellicola di cipolla dalla parte viva e umida. Fai in modo che sia il più sottile possibile. Appoggia delicatamente la pellicola sul vetrino e coprila con il vetrino coprioggetto. 3. Ora puoi procedere con l’osservazione dei due campioni: inizia con un ingrandimento 100� e poi passa a 400�. 4. Riporta su un quaderno tutto quello che riesci a vedere.

Attività capovolta Dopo aver eseguito l’esperimento, rispondi alle domande. 1. 2. 3. 4.

he forma hanno le cellule che costituiscono il tessuto prelevato all’interno della tua guancia? C Che forma hanno le cellule della cipolla? Quale dei due tipi di cellule ha una forma più regolare? Che cosa riesci a vedere all’interno delle cellule? È visibile in entrambe un grosso corpuscolo di forma sferica? 5. Osservi altri particolari che distinguono la cellula animale da quella vegetale?

194

PERCORSO 3 UNITÀ 1

La cellula

VIVENTI

1. CHE COS’È LA CELLULA? Ti sei mai fermato a osservare la varietà degli edifici che trovi lungo la strada che ti porta a scuola? Piccoli condomini, villette, palazzi, anche se diversi hanno molti elementi in comune: ad esempio, hanno porte e finestre, impianti idraulici ed elettrici, un tetto e sono generalmente costruiti con mattoni. Lo stesso si può dire per gli esseri viventi. All’apparenza sono molto diversi per forma, dimensioni, tipo di movimento, modo di nutrirsi, ma tutti hanno una caratteristica in comune: sono fatti di cellule.

KEY WORDS cellula cell cellula procariote prokaryotic cell cellula eucariote eukaryotic cell

a cellula è la più piccola unità dei viventi in grado di svolgere L tutte le funzioni vitali.

Per esprimere le dimensioni delle cellule bisogna ricorrere a un’unità di misura molto piccola, il micrometro. Un micrometro equivale a un millesimo di millimetro e si indica con il simbolo µm. Pensa che il nostro occhio da solo non può distinguere oggetti più piccoli di 0,1 mm, cioè 100 µm!

2. ORGANISMI UNICELLULARI E ORGANISMI PLURICELLULARI Una cellula può costituire da sola un vero e proprio organismo: in questo caso si parla di organismo unicellulare. Sono organismi unicellulari i batteri, formati da un tipo di cellula molto semplice, la cellula procariote 1 . Piante, funghi e animali sono organismi pluricellulari, formati cioè da un grandissimo numero di cellule 2 . Le cellule dei pluricellulari sono cellule eucariote: sono più grandi delle procariote e presentano una struttura e un’organizzazione molto più complesse. Esistono anche organismi unicellulari formati da una sola cellula eucariote, ad esempio i lieviti, le muffe, le alghe unicellulari e i parameci 3 .

2 Lo scoiattolo e il fungo sono organismi pluricellulari.

1 I batteri, organismi unicellulari, sono formati da una cellula procariote delle dimensioni di pochi micrometri.

3 Il paramecio, organismo unicellulare, è formato da una cellula eucariote.

3. L’ORGANIZZAZIONE DEGLI ORGANISMI PLURICELLULARI Negli unicellulari, come ad esempio un batterio e un paramecio, la cellula costituisce l’intero organismo. Nei pluricellulari, invece, le cellule si specializzano e assumono forme specifiche in relazione alle funzioni che svolgono. Per questo motivo una cellula che costituisce un muscolo è diversa da una cellula che costituisce, ad esempio, il cervello. © Casa Editrice G. Principato SpA

I viventi sono costituiti da cellule

LEZIONE 2

195

LEZIONE

2 Le cellule che svolgono lo stesso compito presentano forma e dimensione uguali; costituiscono un tessuto, specializzato ad esempio nel proteggere l’organismo, produrre delle sostanze oppure farlo muovere. I tessuti, a loro volta, sono organizzati in organi, poi in sistemi o apparati e infine in un organismo 4 .

4 I livelli di

organizzazione negli animali e nelle piante

ANIMALI

PIANTE

Foto al microscopio di una cellula ossea.

Cellula La cellula è l’unità costitutiva di base di tutti i viventi.

Foto al microscopio di tessuto osseo.

Tessuto Un tessuto è l’insieme di cellule tra loro simili, che svolgono la stessa funzione. Piante e animali possiedono tessuti per sostenere e rivestire il corpo e per trasportare sostanze.

Foto al microscopio di una cellula di foglia.

Foto al microscopio del tessuto che riveste una foglia.

La vertebra è un organo.

Organo Un organo è l’insieme di tessuti diversi che cooperano per svolgere una funzione vitale.

La foglia è un organo.

Le ossa del serpente formano il suo sistema scheletrico.

Apparato o sistema Quando più organi collaborano allo svolgimento di una stessa funzione, si forma un sistema oppure un apparato: un sistema è costituito da più organi formati dallo stesso tessuto; un apparato è un insieme di organi formati da tessuti diversi.

Le foglie formano l’apparato fogliare dell’albero.

Il serpente è un organismo.

Organismo Un organismo è formato dall’insieme degli apparati e dei sistemi e rappresenta il livello di organizzazione più alto.

La quercia è un organismo.

4. GLI STRUMENTI CHE PERMETTONO DI OSSERVARE LA CELLULA

KEY WORDS tessuto tissue organo organ sistema system

196

PERCORSO 3 UNITÀ 1

A parte poche eccezioni, le cellule sono invisibili a occhio nudo. Per poterle osservare occorre utilizzare il microscopio, uno strumento capace di ingrandire le immagini di oggetti molto piccoli, dell’ordine del micrometro. I laboratori scolastici sono generalmente attrezzati con microscopi ottici che possono ingrandire di centinaia di volte i preparati da osservare 5 . Le parti del microscopio che effettivamente ingrandiscono l’immagine di un oggetto sono le lenti, cioè l’oculare e l’obiettivo. L’obiettivo produce una prima immagine ingrandita dell’oggetto da osservare; questa, a sua volta, viene ulteriormente ingrandita dall’oculare. Per conoscere l’ingrandimento fornito dal microscopio occorre moltiplicare il numero scritto sull’oculare per il numero scritto sull’obiettivo utilizzato. Se ad esempio sull’oculare è scritto 10× e sull’obiettivo 40×, l’ingrandimento totale è 10 × 40, cioè di 400 volte. La cellula

VIVENTI Come funziona il microscopio ottico

Le lenti dell’oculare e dell’obiettivo costituiscono la parte ottica.

Lo stativo è la parte di sostegno del microscopio; contiene anche il tavolino portaoggetti sul quale viene posto il vetrino con il campione da osservare.

Una lampada a intensità regolabile illumina i preparati da osservare. Nei microscopi meno recenti la lampada è sostituita da uno specchietto.

5 Il microscopio ottico

I campioni da osservare devono essere trasparenti alla luce prodotta dalla lampada collocata sotto il tavolino portaoggetti; per questo i preparati da porre sul vetrino devono essere estremamente sottili.

Il potere di ingrandimento di un microscopio ottico può essere potenziato fino a 2000 volte con vari accorgimenti, ad esempio montando un maggior numero di lenti oppure utilizzando lenti più potenti. Tuttavia non è possibile aumentare il potere di risoluzione, cioè la capacità dello strumento di mettere a fuoco l’immagine mantenendo le proporzioni dell’oggetto che si osserva. Questo accade perché il microscopio ottico sfrutta le onde che formano la luce, che possiedono certe caratteristiche. Negli anni ’50 del secolo scorso è stato inventato il microscopio elettronico che, invece della luce visibile, utilizza gli elettroni, particelle contenute negli atomi 6 . Il microscopio elettronico riesce a ingrandire un oggetto fino a 100 000 volte e il suo potere di risoluzione permette di osservare strutture delle cellule migliaia di volte più piccole di quelle che si possono vedere con un buon microscopio ottico 7 . Grazie al microscopio elettronico è possibile osservare i componenti più piccoli delle cellule.

6 Il microscopio elettronico

7 Granuli di polline visti al microscopio elettronico.

RISPONDO, RISOLVO, APPLICO Completa le frasi con i termini mancanti. cellula

●

procariote

●

ottico

1. La

●

microscopio

●

elettronico

●

organo

●

eucariote

●

sistema

è l’unità di base dei viventi.

2. Il

è lo strumento utilizzato per osservare le cellule.

3. Più tessuti formano un

4. Gli organismi pluricellulari sono formati da cellule di tipo 5. Lo stafilococco è un batterio e la sua cellula è di tipo 6. Un 7. Il microscopio 8. Nel microscopio © Casa Editrice G. Principato SpA

. .

è costituito da organi formati dallo stesso tipo di tessuto. funziona grazie a un fascio di luce che attraversa il campione da osservare. gli elettroni attraversano il campione da osservare. I viventi sono costituiti da cellule

LEZIONE 2

197

VISUAL

Un modello vincente Esistono cellule con forme e dimensioni molto diverse, a seconda delle funzioni che svolgono e dell’ambiente in cui vivono, ma tutte presentano un modello-base comune, formato dalla membrana plasmatica, dal citoplasma e dal materiale genetico. Sembra semplice ma è un modello vincente, perché ha reso possibile l’evoluzione della vita nelle innumerevoli forme che conosciamo.

DUE FLAGELLI PER MUOVERSI MEGLIO Le Chlamydomonas sono alghe unicellulari che si muovono grazie a due flagelli. In particolari condizioni ambientali possono produrre gas idrogeno invece che ossigeno. Gli scienziati sperano di poterle usare per la produzione industriale dell’idrogeno, un combustibile che libera grandi quantità di energia, senza emettere anidride carbonica.

CELLULE CON LE GEMME Il lievito naturale è formato da funghi microscopici costituiti da una sola cellula. Nell’impasto del pane o della pizza, il lievito trova acqua, sostanze nutritive e temperatura ideale che ne favoriscono la riproduzione per gemmazione. La cellula produce una specie di protuberanza che si stacca dalla cellula madre e dà origine a un nuovo lievito.

CELLULE CON LA PARETE La forma delle cellule vegetali che costituiscono il tessuto epiteliale è determinata dalla presenza della parete cellulare. Le cellule, appiattite e di forma regolare, aderiscono strettamente le une alle altre come piastrelle di un pavimento e formano un tessuto resistente agli attacchi degli agenti esterni.

198

PERCORSO 3 UNITÀ 1

La cellula

VIVENTI

CELLULE CAPACI DI ALLUNGARSI E DI ACCORCIARSI Le cellule dei tessuti muscolari hanno una forma stretta e allungata perché devono contrarsi e rilassarsi; in questo modo permettono il movimento del corpo e delle sue componenti. Ad esempio, le cellule che costituiscono il tessuto cardiaco devono continuamente contrarsi perché il cuore possa pulsare e pompare il sangue.

UNA FORMA PER INGLOBARE La cellula di un’ameba ha la membrana capace di allungarsi e di formare dei prolungamenti, gli pseudopodi (che significa “falsi piedi”). Grazie agli pseudopodi l’ameba può muoversi ma anche circondare e inglobare i microrganismi e le particelle di cibo.

CELLULE ADATTE A COMUNICARE I neuroni, le cellule del tessuto che forma il cervello e i nervi, ricevono e trasmettono gli impulsi nervosi. Per comunicare meglio con le cellule vicine, il neurone ha una forma stellata. Un neurone è composto dal corpo cellulare, che contiene il nucleo, dai dendriti, le ramificazioni che ricevono le informazioni dall’ambiente, e dall’assone, lungo il quale viaggiano i segnali verso altri neuroni.

UNA CELLULA CON UN APPARATO DIGERENTE Il paramecio è un organismo formato da un’unica cellula eucariote. Il cibo entra dall’apertura orale, è digerito dai vacuoli alimentari e i rifiuti sono espulsi dal poro anale. Si può dire che il paramecio possieda un primitivo apparato digerente formato da organuli cellulari!

UN MODELLO VINCENTE

VISUAL

199

LEZIONE

LA STRUTTURA DELLA CELLULA Attività capovolta

VIDEO

Guarda il video e rispondi alle domande. 1. A che cosa è paragonata la struttura della membrana cellulare? 2. Nel modello a “mosaico fluido” della membrana cellulare, quali molecole costituiscono i tasselli? 3. In che modo la membrana, pur essendo formata da molecole in movimento, rimane ancorata alla cellula?

Membrane a mosaico

1. LE PARTI FONDAMENTALI DELLA CELLULA Osservando alcune cellule al microscopio, i biologi si sono accorti che compaiono sempre tre parti fondamentali 1 . e parti fondamentali della cellula sono la membrana plasmatica, L il DNA e il citoplasma.

La membrana plasmatica, o membrana cellulare, è un rivestimento sottile ed elastico che delimita la cellula e la separa dall’ambiente esterno. È composta da molecole di varia natura che le conferiscono due caratteristiche peculiari: non è rigida e può “riconoscere” le cellule adiacenti. Attraverso la membrana plasmatica entrano le sostanze necessarie alla cellula ed escono i prodotti di rifiuto o altre sostanze prodotte dalla cellula. 1 Nella foto al microscopio sono visibili le parti fondamentali della cellula.

DNA membrana plasmatica

KEY WORDS

citoplasma

membrana plasmatica plasma membrane

200

PERCORSO 3 UNITÀ 1

La cellula

VIVENTI

Il DNA è il materiale genetico che contiene tutte le informazioni necessarie alla vita della cellula e dell’organismo. Il citoplasma è una sostanza gelatinosa costituita da acqua, sali minerali e sostanze organiche che riempie l’interno della cellula; nel citoplasma sono immersi gli organuli, piccole strutture specializzate nello svolgimento di una funzione particolare.

2. LA CELLULA PROCARIOTE

KEY WORDS citoplasma cytoplasm organulo organelle nucleo nucleus ribosoma ribosome

Come anticipato, esistono due tipi di cellule, la cellula procariote e la cellula eucariote, che differiscono tra loro per la complessità strutturale. La cellula procariote ha una struttura relativamente semplice e forma solo organismi unicellulari 2 . Essa è priva di nucleo, cioè di un compartimento interno in cui conservare il DNA; di conseguenza il materiale genetico è immerso nel citoplasma. Questo tipo di cellula è protetto da un rivestimento esterno chiamato parete cellulare, che dà sostegno e conferisce una certa forma alla cellula. Al di sotto della parete cellulare si trova una sottile membrana plasmatica. Il citoplasma contiene un solo tipo di organuli, i ribosomi, che hanno la funzione di formare le proteine.

2 Nella cellula procariote

La cellula procariote di molti batteri è dotata di flagelli, lunghi filamenti che, ruotando come eliche, permettono il movimento nei liquidi. La superficie cellulare, inoltre, è ricoperta da strutture più corte e sottili, i pili.

Alcuni batteri possiedono, oltre alla parete cellulare e alla membrana plasmatica, anche una capsula, un rivestimento che avvolge la parete e protegge la cellula dalla disidratazione.

Nel citoplasma sono immersi numerosi ribosomi, gli organuli che producono le proteine.

Il citoplasma contiene un filamento di DNA, localizzato nella zona della cellula chiamata nucleoide. Spesso sono presenti altri piccoli anelli di DNA, i plasmidi, responsabili della resistenza agli antibiotici manifestata da molti batteri che causano malattie.

La struttura della cellula

LEZIONE 3

201

LEZIONE

Esploriamo la cellula eucariote

SKILL BOOK

LAB TINKERING UNA CELLULA DA MANGIARE

3. LA CELLULA EUCARIOTE ANIMALE La cellula eucariote ha una struttura più complessa della cellula procariote e può essere animale o vegetale. L’elemento che la contraddistingue è un corpuscolo sferico nel citoplasma, il nucleo, il “centro di controllo” di tutti i processi vitali della cellula. Nel citoplasma, oltre al nucleo, sono presenti numerosi organuli cellulari con forme e funzioni diverse. I più importanti sono i mitocondri, il reticolo endoplasmatico, i ribosomi, l’apparato di Golgi, i centrioli, i lisosomi e i vacuoli 3 .

3 Nella cellula eucariote animale

I flagelli sono sottilissimi filamenti che permettono alla cellula di spostarsi.

La membrana plasmatica separa e protegge la cellula, con tutto il suo contenuto, dall’ambiente circostante.

I ribosomi sono piccoli corpuscoli sferici che si trovano sia liberi nel citoplasma sia legati al reticolo endoplasmatico. Hanno il compito di costruire le proteine.

I lisosomi sono piccole vescicole contenenti sostanze che distruggono le strutture cellulari danneggiate e non più utilizzabili.

L’apparato di Golgi è formato da un insieme di tubuli e vescicole dove si accumulano le proteine. Il reticolo endoplasmatico è un organulo costituito da numerose membrane, ripiegate a formare una serie di tubi e di sacche appiattite; trasporta sostanze all’interno del citoplasma.

Il nucleo è un corpuscolo sferico separato dal citoplasma dalla membrana nucleare. Il nucleo contiene uno o più nucleoli, piccoli corpi sferici in cui si svolgono importanti reazioni chimiche, e una massa granulosa, la cromatina.

I centrioli sono organuli di forma cilindrica; hanno un importante ruolo nella divisione cellulare.

I mitocondri sono organuli a forma di fagiolo dove avviene la respirazione cellulare, cioè la “combustione controllata” degli zuccheri necessaria per fornire l’energia alle cellule.

KEY WORDS mitocondrio mitochondrion apparato di Golgi Golgi apparatus vacuolo vacuole cloroplasto chloroplast clorofilla chlorophyll

202

PERCORSO 3 UNITÀ 1

I vacuoli sono vescichette di deposito; contengono acqua e sostanze di riserva.

4. LA CELLULA EUCARIOTE VEGETALE La cellula vegetale ha di norma una forma più squadrata di quella animale 4 . Inoltre, si differenzia da quella animale perché, oltre che dalla membrana plasmatica, è delimitata da un rivestimento più esterno, la parete cellulare. La parete cellulare è formata da cellulosa, una sostanza che conferisce alla cellula una certa rigidità. Parete cellulare e membrana plasmatica delimitano e proteggono il citoplasma, all’interno del quale si trova il nucleo. La cellula

VIVENTI reticolo endoplasmatico

I piccoli organuli allungati e verdi che si vedono all’interno del citoplasma sono i cloroplasti. Essi contengono la clorofilla, una sostanza verde in grado di “catturare” l’energia del Sole e avviare il processo di fotosintesi che permette alla pianta di fabbricarsi il proprio nutrimento. I cloroplasti sono presenti solo nelle cellule delle foglie e delle altre parti verdi delle piante; sono assenti in quelle che costituiscono le strutture che si sviluppano sotto terra come le radici, i bulbi e i tuberi.

nucleo

apparato di Golgi

La parete cellulare è un involucro solido e rigido che delimita la cellula vegetale e la collega alle cellule vicine.

Il vacuolo delle cellule vegetali adulte è voluminoso: può occupare fino al 90% del volume della cellula. mitocondrio

I cloroplasti sono organuli delimitati da una doppia membrana. Contengono delle vescicole nelle quali si accumula la clorofilla, la sostanza necessaria nel processo di fotosintesi.

lisosoma

4 Nella cellula eucariote vegetale

RISPONDO, RISOLVO, APPLICO Collega il termine con la definizione corretta.

Separa la cellula dall’ambiente esterno.

Cloroplasti

Costruiscono le proteine.

Mitocondri

Rivestimento esterno alla membrana plasmatica.

Ribosomi

Organuli contenenti clorofilla.

Membrana plasmatica

Organuli in cui si svolge la respirazione cellulare.

Parete cellulare

VERSO LE COMPETENZE

➜ LAVORARE IN GRUPPO ➜ COMUNICARE IN LINGUA INGLESE

Visitate il sito www.cellsalive.com Esplorate la sezione che contiene i modelli interattivi della cellula animale e della cellula vegetale, e traducete in italiano i termini che compaiono sui disegni. Dividete la classe in due gruppi e ciascuno realizzi un cartellone con i disegni della cellula animale e della cellula vegetale con la denominazione in italiano e in inglese degli organuli cellulari. Alla fine del lavoro, potete sfidarvi a chi completa per primo i puzzle interattivi dei modelli delle cellule!

La struttura della cellula

LEZIONE 3

203

LEZIONE

LA RIPRODUZIONE DELLA CELLULA Attività capovolta

VIDEO

Guarda il video e rispondi alle domande. 1. C he cosa permette la riproduzione cellulare agli esseri viventi unicellulari? E a quelli pluricellulari? 2. Come si chiama la riproduzione propria dei batteri? 3. Rifletti: quale caratteristica rende più complessa la riproduzione di una cellula eucariote rispetto a quella di un batterio?

Una riproduzione rapidissima

1 Anche le piante, come gli animali, crescono aumentando il numero di cellule dei propri tessuti.

1. LE CELLULE SI RIPRODUCONO Quando una cellula ha raggiunto una determinata dimensione, è pronta per la riproduzione: si divide in due “cellule figlie”, ciascuna delle quali riceve gli stessi materiali della cellula di partenza, la “cellula madre”. Le cellule figlie si accresceranno e diventeranno identiche alla cellula madre e fra di loro; poi anch’esse si divideranno e comincerà un nuovo ciclo. Attraverso la riproduzione, gli organismi unicellulari si moltiplicano; gli organismi pluricellulari, invece, si accrescono in dimensione, dalla nascita fino all’età adulta, perché aumenta il numero delle cellule che formano il loro corpo 1 . La riproduzione cellulare è necessaria, inoltre, per sostituire le cellule danneggiate, invecchiate o comunque non più in grado di svolgere il loro compito 2 .

2 Le cellule che costituiscono la pelle sono sottoposte a usura e devono continuamente essere rimpiazzate da nuove cellule.

204

PERCORSO 3 UNITÀ 1

La cellula

VIVENTI

2. LA RIPRODUZIONE DELLA CELLULA PROCARIOTE Le cellule procariote si dividono per scissione binaria, un meccanismo di riproduzione molto semplice 3 . Poco prima che avvenga la scissione binaria, il DNA si duplica. Poi nella membrana plasmatica della cellula madre si forma una strozzatura, un anello simile al cordone di una borsa. A mano a mano che l’anello si stringe, il DNA e il citoplasma si distribuiscono in modo uguale nelle due parti della cellula. Infine, la cellula si divide in due metà identiche, le cellule figlie. I batteri, che sono organismi procarioti, si riproducono con questo meccanismo. CELLULA MADRE

3 La scissione binaria

DNA

membrana plasmatica parete cellulare

Prima della scissione binaria il DNA si duplica, cioè crea una copia di se stesso.

La membrana plasmatica figlie forma una cellule strozzatura.

CELLULE FIGLIE

La cellula madre si divide in due cellule figlie, ognuna delle quali riceve una copia completa di DNA e la sua parte di citoplasma e organuli. La membrana plasmatica si riforma completamente.

3. LA RIPRODUZIONE DELLA CELLULA EUCARIOTE Le cellule eucariote si dividono con un processo più complesso rispetto alla scissione binaria: la mitosi. Prima che il citoplasma si divida, è necessario che il nucleo e il suo contenuto si duplichino, in modo che ognuna delle due cellule che si formano abbia un nucleo identico a quello della cellula di partenza. La mitosi di una cellula è un processo rapido e continuo; tuttavia, per descriverla meglio, i biologi la dividono in quattro momenti diversi, o fasi: profase, metafase, anafase e telofase 4 . Con la formazione dei due nuclei la mitosi si conclude e ha inizio la citodieresi, durante la quale anche il citoplasma si divide e si formano due cellule figlie identiche e indipendenti 5 . © Casa Editrice G. Principato SpA

La riproduzione della cellula

KEY WORDS mitosi mitosis profase prophase metafase metaphase anafase anaphase telofase telophase

LEZIONE 4

205

LEZIONE

4 centrioli

nucleo

4 Le fasi della mitosi

nucleolo

membrana nucleare

fuso mitotico in formazione

cromosoma

Profase Il DNA contenuto nel nucleo prende l’aspetto di bastoncini ben visibili al microscopio, i cromosomi. Ogni cromosoma fa una copia di se stesso per assicurare alle nuove cellule lo stesso numero di informazioni e non la metà. Nel citoplasma inizia a formarsi il fuso mitotico, una struttura costituita da lunghe fibre (microtubuli) che guiderà i movimenti dei cromosomi durante la mitosi.

microtubuli

I centrioli si spostano alle parti opposte del nucleo; la membrana nucleare si dissolve e tra i centrioli si tendono i microtubuli. b piano equatoriale

Metafase I cromosomi raddoppiati, ancorati alle fibre del fuso, vengono trascinati al centro della cellula.

cromosomi

Anafase I cromosomi raddoppiati, che nella metafase erano ancora congiunti in una ristretta zona, si separano completamente. Ciascuno dei due cromosomi migra a un polo della cellula, trascinato dalla contrazione della fibra del fuso alla quale è legato.

Telofase Il fuso scompare; ai due poli opposti della cellula si riformano due nuovi nuclei.

206

PERCORSO 3 UNITÀ 1

La cellula

5 La citodieresi delle cellule animali e vegetali a. La membrana cellulare si strozza al centro, fino a che le due cellule figlie si separano. b. Nelle cellule vegetali si forma un ispessimento, la piastra cellulare, dalla quale si forma la nuova parete cellulare che separerà le due cellule figlie.

KEY WORDS cromosoma chromosome

La mitosi

VIVENTI

4. IL CICLO CELLULARE

MITOS

cellula figlia

lia fig

cito die res i

fase M

ciclo cellulare cell cycle

la llu ce f a s e G1

Nella fase S avviene la duplicazione del DNA.

KEY WORDS

Nella fase G2 la cellula completa l’accrescimento e si prepara alla mitosi.

Nella fase G1 la cellula aumenta le proprie dimensioni e produce nuovi materiali.

Una volta formate, le due cellule figlie non si riproducono subito. Prima che inizi una nuova mitosi devono accrescersi fino a raggiungere le dimensioni della cellula madre e fabbricare nuovi materiali. Nella cellula eucariote, la sequenza di eventi che si verifica tra una divisione cellulare e la successiva prende il nome di ciclo cellulare. Il ciclo cellulare è distinto in due momenti principali: l’interfase e la fase M 6 . L’interfase è la fase di preparazione della cellula alla fase M; comprende tre fasi denominate G1, S e G2. La fase M comprende la mitosi, cioè la divisione del nucleo, e la citodieresi, cioè la divisione del citoplasma. Il ciclo cellulare è comune a tutte le cellule, ma il tempo che trascorrono in ciascuna delle diverse fasi può variare da cellula a cellula.

int

erfase

6 Il ciclo cellulare

RISPONDO, RISOLVO, APPLICO Vero o falso? 1. Le cellule eucariote si riproducono per scissione binaria.

2. Prima della scissione binaria il DNA si duplica.

3. Le cellule figlie prodotte dalla scissione binaria sono identiche fra loro.

4. Nella profase il DNA duplica se stesso.

5. Durante la metafase si forma il fuso mitotico.

6. La telofase è la fase conclusiva della mitosi.

VERSO LE COMPETENZE

➜ LAB TINKERING ➜ LAVORARE IN GRUPPO ➜ UTILIZZARE NUOVE TECNOLOGIE PER COMUNICARE INFORMAZIONI

Organizzate la classe in piccoli gruppi. Partendo dai disegni che illustrano la mitosi, ciascun gruppo realizza il modellino di una delle fasi usando materiali facilmente reperibili: ad esempio carta, plastica ottenuta da bottiglie o da contenitori per alimenti, cannucce, pasta per modellare, ovatta. Al termine del lavoro la classe, sotto la guida dell’insegnante, compie le operazioni necessarie alla realizzazione di un filmato. © Casa Editrice G. Principato SpA

Per prima cosa vengono scattate delle fotografie con lo smartphone o il tablet, che sono poi condivise in una cartella comune nella sequenza corretta del processo di mitosi. Scegliete uno dei programmi gratuiti disponibili in rete per la realizzazione di filmati a partire da fotografie, ad esempio Movie Maker oppure Movavi. Inserite la vostra sequenza di fotografie e realizzate il filmato della mitosi! La riproduzione della cellula

LEZIONE 4

207

UNITÀ

RIPASSIAMO CON LE MAPPE

LEZIONE

Mappa 1

LEZIONI in MP3

LE CARATTERISTICHE DEI VIVENTI

Tre caratteristiche comuni dei viventi da che cosa sono costituiti?

VIVENTI

cellule

autotrofi

producono da soli il proprio nutrimento attraverso la fotosintesi

eterotrofi

ricavano il proprio nutrimento da altri viventi

come si dividono?

si adattano al proprio ambiente

Tutti gli esseri viventi rispondono agli stimoli esterni: gli animali si muovono per cercare ambienti favorevoli alla sopravvivenza, mentre le piante rispondono a variazioni dell’ambiente esterno, come la luce. Con la riproduzione ogni organismo è capace di generare altri esseri viventi in tutto simili a se stesso. La riproduzione può essere asessuata o sessuata.

LEZIONE

I VIVENTI SONO COSTITUITI DA CELLULE

Ogni organismo è formato da cellule. La cellula è la più piccola unità dei viventi in grado di svolgere tutte le funzioni vitali. Per osservare le cellule occorre usare il microscopio, uno strumento che permette di vedere oggetti molto piccoli. Mappa 2

Unicellulari e pluricellulari procariote unicellulari

batteri

quale cellula possono avere? eucariote

lieviti, muffe, alghe unicellulari

ORGANISMI

pluricellulari

quale cellula hanno?

eucariote

piante, funghi, animali

Negli organismi pluricellulari le cellule sono organizzate in tessuti, organi e apparati (o sistemi).

208

PERCORSO 3 UNITÀ 1

La cellula

VIVENTI

LEZIONE

LA STRUTTURA DELLA CELLULA Le parti fondamentali della cellula

Mappa 3

CELLULA

quali parti si riconoscono in tutte le cellule?

la membrana plasmatica

il DNA

il citoplasma

qual è la sua funzione?

delimita la cellula e la separa dall’ambiente esterno

contiene tutte le informazioni necessarie alla vita della cellula

contiene gli organuli cellulari

Nella cellula eucariote sono presenti il nucleo e numerosi organuli: i mitocondri, i ribosomi, il reticolo endoplasmatico, l’apparato di Golgi, i centrioli, i lisosomi e i vacuoli. Le cellule eucariote vegetali hanno anche i cloroplasti e sono delimitate dalla parete cellulare.

LEZIONE

LA RIPRODUZIONE DELLA CELLULA La riproduzione cellulare

RIPRODUZIONE CELLULARE in quali cellule?

Mappa 4

procariote

scissione binaria con quali processi può avvenire? mitosi

in quali cellule?

che cosa si forma alla fine?

eucariote

due cellule figlie identiche

La mitosi è divisa in quattro fasi: profase, metafase, anafase e telofase. Poi ha inizio la citodieresi durante la quale il citoplasma si divide. © Casa Editrice G. Principato SpA

RIPASSIAMO CON LE MAPPE

UNITÀ 1

209

UNITÀ

CONOSCENZE e ABILITÀ

LIVELLO 1

LIVELLO 2

LIVELLO 3

alla prova

Test interattivi

LIVELLO 4

1. Completa la mappa con i termini mancanti. animale

●

eucariote

●

mitosi

●

procariote

●

scissione binaria

●

vegetale

Se il nucleo

Mappa interattiva

è presente

è assente

la cellula è

e si riproduce con la

2. Segna con una crocetta se vero (V) o falso (F). a. La sostanza gelatinosa all’interno delle cellule è il vacuolo. b. I cloroplasti si trovano solo nelle cellule vegetali. c. La mitosi è il processo di riproduzione delle cellule eucariote. d. La citodieresi è la divisione del citoplasma. e. La riproduzione sessuata avviene senza l’intervento di due individui maschio e femmina. f. Le cellule sono osservabili con strumenti detti microscopi. g. La cellula procariote ha una struttura complessa. h. Le cellule animali e vegetali contengono gli stessi tipi di organuli. i. Il citoplasma contiene gli organuli cellulari. l. Gli organuli addetti al movimento delle cellule sono i flagelli.

210

PERCORSO 3 UNITÀ 1

La cellula

se sono presenti i cloroplasti

3. S ottolinea i termini che si riferiscono alle caratteristiche degli esseri viventi. V

evaporazione ● crescita ● nascita ● velocità ● riproduzione ● fusione ● sensibilità ● nutrizione ● illuminazione ● escrezione ● respirazione 4. Scegli la soluzione corretta. a. I cloroplasti: 1 contengono la clorofilla. 2 sono contenuti nel nucleo. 3 si trovano nelle cellule animali.

4 aiutano la riproduzione cellulare. b. Un tessuto è formato da cellule: 1 con la stessa forma. 2 che esercitano la stessa funzione. 3 che hanno funzioni diverse. 4 le risposte 1 e 2 sono entrambe vere. c. Gli organuli in cui avviene la respirazione cellulare sono: 1 i cloroplasti.

3 i flagelli.

2 i mitocondri.

4 i cromosomi. © Casa Editrice G. Principato SpA

VIVENTI d. Il nucleo: 1 contiene gli organuli della cellula.

2 è avvolto dalla membrana plasmatica. 3 contiene il DNA. 4 delimita il citoplasma. e. Durante l’anafase: 1 il DNA si duplica. 2 si dissolve la membrana nucleare. 3 i cromosomi si allineano sul piano equatoriale. 4 i cromosomi migrano ai poli della cellula. 5. S ottolinea il termine corretto tra i due proposti. a. Gli organuli che costruiscono le proteine sono i flagelli/ribosomi. b. I vacuoli/I cloroplasti sono gli organuli che attivano la fotosintesi clorofilliana. c. La cellula accumula nel lisosoma /vacuolo acqua e sostanze di riserva. d. Il processo di eliminazione dei rifiuti si chiama riproduzione /escrezione. e. Durante la fase S/fase G1 avviene la duplicazione del DNA. f. I gameti maschili e femminili sono alla base della riproduzione sessuata/asessuata. g. Gli organismi che producono le sostanze nutritive da soli vengono definiti autotrofi /eterotrofi.

7. Completa il disegno del microscopio ottico.

6. Osserva le immagini e scrivi sotto ciascuna la caratteriesrica dei viventi che rappresenta. a

CONOSCENZE E ABILITÀ ALLA PROVA

UNITÀ 1

211

CONOSCENZE e ABILITÀ

alla prova

8. Completa i disegni della cellula animale e della cellula vegetale inserendo i termini corretti.

9. Completa le frasi con i termini corretti. a. Il processo che permette agli organismi di trarre energia dagli alimenti si chiama . b. Il nucleo contiene uno o più e una massa granulosa detta . c. I sono piccole vescicole contenenti sostanze che distruggono strutture cellulari danneggiate e non più utilizzabili. d. La duplicazione cellulare che avviene nei procarioti si chiama . e. Tessuti, organi, sistemi e apparati formano un , cioè il livello più alto dell’organizzazione dei viventi. 10. Collega i termini con la definizione corretta. a Organuli che producono le proteine. 1

Cellula eucariote

Ribosomi

Organo

Micrometro

Paramecio

Funghi

b Equivale a un millesimo di millimetro. c Organismo unicellulare eucariote. d Insieme di tessuti diversi che collaborano per svolgere una funzione vitale. e Organismi eterotrofi. f Possiede un nucleo ben definito.

11. O rdina le fasi della riproduzione della cellula eucariote. Poi collega ogni termine alla sua definizione. a. Processo di divisione del citoplasma.

Anafase

b. F ase della mitosi durante la quale i cromosomi raddoppiati vengono trascinati al centro della cellula.

Metafase

c. F ase della mitosi durante la quale i cromosomi raddoppiati si separano e migrano ai poli opposti.

Profase Telofase

d. Fase della mitosi in cui si riformano i due nuclei.

Citodieresi

Anafase:

212

e. Fase della mitosi durante la quale i cromosomi si raddoppiano.

Metafase:

PERCORSO 3 UNITÀ 1

La cellula

Profase:

Telofase:

Citodieresi:

VIVENTI 12. Osseva le immagini e completa le frasi. a

a. Lo stafilococco è un batterio che provoca infezioni. È un organismo . La sua cellula è .

b. È un tessuto Le sue cellule sono .

13. Rispondi alle domande. Di tre cellule si conoscono soltanto alcune caratteristiche: ● la cellula A possiede la parete cellulare e i cloroplasti; ● la cellula B possiede i mitocondri, ma non i cloroplasti; ● la cellula C possiede la parete cellulare e una capsula.

c. È un tessuto Le sue cellule sono .

16. C ostruisci una mappa con le parole della TAG CLOUD di inizio unità.

TAG CLOUD

a. Qual è la cellula procariote? b. Qual è la cellula eucariote animale? c. Qual è la cellula eucariote vegetale? 14. Scrivi la funzione di ogni organulo cellulare. Centriolo: Apparato di Golgi: Ribosoma: Reticolo endoplasmatico:

15. Risolvi. In condizioni ottimali una cellula batterica può dividersi in 20 minuti. Calcola quanti batteri ci saranno dopo 1 ora partendo da una singola cellula.

CONOSCENZE E ABILITÀ ALLA PROVA

UNITÀ 1

213

UNITÀ

COMPETENZE

alla prova

COMPETENZA 3 ➜ COMPETENZA MATEMATICA E COMPETENZE IN SCIENZE, TECNOLOGIE E INGEGNERIA Capacità di spiegare il mondo che ci circonda usando l’insieme delle conoscenze e delle metodologie, comprese l’osservazione e la sperimentazione, per identificare le problematiche e trarre conclusioni.

DALLE CELLULE PROCARIOTE ALLE CELLULE EUCARIOTE La Terra si formò circa 4,5 miliardi di anni fa: per milioni di anni le acque dei mari primordiali si arricchirono di molecole organiche proteine, zuccheri, lipidi - formando quello che gli scienziati hanno battezzato “brodo primordiale ”. In questo brodo si ritiene che, circa 3,8 miliardi di anni fa, si sia formata la prima cellula. Le cellule più antiche erano organismi unicellulari simili agli attuali batteri, capaci di demolire, per sopravvivere, le molecole organiche contenute nell’acqua senza ricorrere all’ossigeno, allora quasi assente. Si trattava, quindi, di organismi Lynn Margulis (1938-2011) eterotrofi e anaerobi perfettamente adattati ad ambienti privi di ossigeno. Gradualmente, le sostanze nutritive presenti nelle acque si esaurirono, provocando la prima grande crisi ambientale che favorì la diffusione di organismi autotrofi fotosintetici, in grado di fabbricarsi da soli le molecole organiche, partendo da semplici molecole inorganiche ricavate dall’ambiente. Il progressivo aumento di ossigeno, liberato attraverso la fotosintesi nell’atmosfera primordiale, provocò a sua volta la comparsa di organismi aerobi, capaci di respirare, cioè di utilizzare un gas velenoso come l’ossigeno per ricavare energia dalle molecole organiche. I protagonisti di questa prima e impegnativa fase della storia della vita sulla Terra furono, dunque, le cellule procariote. Come avvenne il passaggio da queste cellule primitive alle cellule eucariote più complesse? Negli anni ’70 del secolo scorso la biologa statunitense Lynn Margulis formulò la teoria dell’endosimbiosi sulla base delle osservazioni compiute su diversi tipi di batteri. La teoria sostiene che circa 1,4 miliardi di anni fa batteri

214

PERCORSO 3 UNITÀ 1

La cellula

aerobi, capaci di sopravvivere in presenza di ossigeno, sarebbero stati ospitati da un batterio anaerobio: l’associazione si rivelò molto vantaggiosa per entrambi, perché il batterio ospite forniva protezione e sostanze nutritive al batterio aerobio che, da parte sua, usava a suo vantaggio l’ossigeno, il pericoloso gas che continuava ad aumentare nell’aria e nell’acqua. Altre associazioni vantaggiose, ad esempio di batteri capaci di compiere la fotosintesi (i futuri cloroplasti) con batteri provvisti di flagello, determinarono la comparsa di cellule più grandi, con una complessa organizzazione interna e capaci di muoversi. In questo modo avrebbero avuto origine le cellule eucariote che oggi costituiscono gli animali, i vegetali e i funghi. Prova a rispondere! 1. S piega il significato dei termini eterotrofo, autotrofo, anaerobio e aerobio. 2. Q uale ipotesi hanno formulato gli scienziati riguardo alla comparsa delle prime cellule? 3. C ome si alimentavano i primi organismi comparsi nelle acque marine circa 3,8 miliardi di anni fa? 4. S piega le osservazioni compiute dalla scienziata che le hanno permesso di formulare la teoria dell’endosimbiosi. Ricerca informazioni in rete. L’origine della vita sulla Terra rimane ancora oggi oggetto di indagine da parte degli scienziati: ricerca informazioni sulle più recenti ipotesi su questo argomento. © Casa Editrice G. Principato SpA

CLIL

VIVENTI

ENHANCING THE MICROSCOPE IMAGE

When a ball of molten glass is inflated like a balloon, a small droplet of the hot fluid collects at the very bottom of the bubble. Antoni van Leeuwenhoek used these droplets as microscope lenses to view the animalcules he found in water. Those early lenses enabled van Leeuwenhoek to describe an amazing world of microscopic life. Since that day, many methods have been devised to enhance the ability to see cells and their organelles. In cell biology, an organelle is a part of a cell that does a specific job. Most of the cell’s organelles are in the cytoplasm. ORGANELLE

Listening

KEY WORDS molten fuso enhance accrescere, migliorare

FUNCTION

Mitochondrion

Energy production

Vacuole

Storage

Nucleus

Contains the DNA

Chloroplast

Photosynthesis

Golgi apparatus

Storing and modification of proteins

Endoplasmic reticulum

Translation of proteins

COMPREHENSION EXERCISES 1. Fill in the gaps with the following words. ●

droplet

a. A small

●

mitochondria

●

organelle

forms at the bottom of molten inflated glass.

b. Van Leeuwenhoek found

in water.

c. An

is a part of a cell that does a specific job.

are organelles in the cytoplasm.

CLIL

animalcules

COMPETENZE ALLA PROVA

UNITÀ 1

215

COMPETENZE ALLA PROVA

2. Write the correct word under each picture.

UNITÀ

LA CLASSIFICAZIONE DEGLI ORGANISMI lezione 1 VISUAL

CONOSCENZE E ABILITÀ Elencare e descrivere i criteri utilizzati per classificare gli organismi. Fornire la definizione di organi omologhi. Sapere che cosa sono le categorie sistematiche e a che cosa servono. Spiegare come si attribuisce il nome scientifico a un organismo usando la nomenclatura binomia. Sapere che cosa sono i domini. Illustrare le caratteristiche degli organismi che appartengono ai quattro regni dei viventi.

lezione 2

COME SI CLASSIFICANO I VIVENTI UNA CHIAVE PER CLASSIFICARE DARE UN NOME AGLI ORGANISMI

LEZIONI in ANTEPRIMA

COMPETENZE Comprendere a che cosa serve classificare e dare un nome agli organismi. Spiegare perché la moderna classificazione degli organismi si basa sulla teoria dell’evoluzione. Essere consapevoli dell’importanza della specie come categoria tassonomica. Saper usare le chiavi dicotomiche per classificare un organismo. Utilizzare le conoscenze in situazioni nuove. RIPASSIAMO CON LE MAPPE CONOSCENZE e ABILITÀ alla prova COMPETENZE alla prova

La ricchezza della vita CLIL Classification of living things

216

VIVENTI

Ci interess

dominio

Riconoscere una pianta o un animale e dare loro un nome è qualcosa che abbiamo fatto tutti fin da quando ? é eravamo molto piccoli. Magari abbiamo cominciato usando dei Perch soprannomi o dei nomi di fantasia, poi abbiamo imparato il nome comune usato nella nostra lingua e ora sappiamo che esiste una denominazione scientifica in latino che viene usata in tutto il mondo. Ad esempio, quando vogliamo cercare informazioni su Internet di un animale o di una pianta che presentano specifiche caratteristiche, e non di uno che gli somiglia, dobbiamo chiamarlo con il suo “nome e cognome”, cioè con il nome del genere e della specie in latino, secondo la nomenclatura binomia. Ma nel linguaggio di tutti i giorni possiamo continuare a usare parole come “cane, gatto, pino, erba” per indicare gli organismi viventi intorno a noi.

protisti

regno

phylum

specie

funghi ordine

genere animali

classe

piante

famiglia TAG CLOUD archeobatteri batteri categorie sistematiche

217

LEZIONE

OME SI CLASSIFICANO C I VIVENTI

TEST

Attività capovolta Fai il test e rispondi alle domande. 1. Tutti i bipedi del quiz hanno le ali? 2. Ci sono animali con più di quattro zampe? Possono essere raggruppati in un diagramma a parte? 3. Quale caratteristica interna permette di suddividere gli animali del quiz in due grandi gruppi? 4. Perché la classificazione moderna non può basarsi esclusivamente sui criteri morfologici? Mettiamo un po’ d’ordine!

1 Una moltitudine di conchiglie

Quale criterio potresti usare per classificare queste conchiglie?

1. PERCHÉ SI CLASSIFICA? Classificare è un’attività spontanea della nostra mente: senza quasi che ce ne accorgiamo, continuamente formiamo dei gruppi nei quali collochiamo gli oggetti che ci circondano con delle caratteristiche comuni, e assegniamo loro un nome. Osserviamo ad esempio la disposizione ordinata dei prodotti sugli scaffali di un supermercato: sono classificati per categorie (detersivi, verdure, indumenti) in modo da rendere più facile la nostra spesa. Classifichiamo anche quando collezioniamo qualcosa: ad esempio, possiamo suddividere in gruppi dei francobolli a seconda dell’anno di pubblicazione, dello stato che li ha emessi, del colore e delle dimensioni 1 . Per stabilire se un oggetto appartiene a un gruppo o a un altro è necessario individuare delle proprietà caratteristiche di un certo gruppo, in modo da stabilire dei criteri di classificazione. Gli organismi viventi sono assai più numerosi dei prodotti di un grande supermercato: finora sono stati identificati circa due milioni di tipi diversi di animali, piante, funghi, microrganismi, e i biologi ritengono che gli organismi ancora da scoprire siano molto più numerosi! Questi dati dimostrano quanto sia indispensabile agli studiosi della natura un sistema di classificazione, una specie di “catalogo biologico” che permetta di identificare sia le specie conosciute sia i nuovi esemplari che via via vengono scoperti e di dare loro un nome ben preciso. La tassonomia è la branca della biologia che si occupa di classificare gli esseri viventi e attribuire loro un nome. biologia, la classificazione consiste In nel raggruppare gli esseri viventi in categorie secondo criteri oggettivi.

218

PERCORSO 3 UNITÀ 2

La classificazione degli organismi

VIVENTI

2. CRITERI PER CLASSIFICARE GLI ORGANISMI

2 Animali apparentemente simili ma in realtà diversi

Nel Seicento le balene e i delfini venivano classificati come pesci a causa della loro forma molto simile a quella di un pesce e dell’ambiente in cui vivono. Gli scienziati di allora usavano ancora la classificazione introdotta, molti secoli prima, dal filosofo greco Aristotele, che si basava prevalentemente su criteri morfologici, relativi alla forma degli organismi. Le somiglianze tra organismi basate sull’aspetto esteriore non sono, tuttavia, un corretto criterio di classificazione: se, infatti, si ricorre anche a criteri anatomici e fisiologici, relativi cioè alla struttura e alle funzioni degli organi interni, scopriamo che un delfino ha un maggior numero di caratteristiche comuni con un uomo anziché con uno squalo! Infatti, il delfino respira con i polmoni, partorisce i piccoli e li allatta, ha organi simili a quelli dell’uomo e di tutti gli altri mammiferi. Lo squalo invece respira con le branchie, depone le uova, non allatta i piccoli e ha organi comuni ai pesci. Il delfino è un mammifero, lo squalo è un pesce 2 . Oltre alle differenze riguardanti alcune funzioni vitali, ne esistono molte altre che confermano la classificazione del delfino come un mammifero e dello squalo come un pesce. Ad esempio, l’arto anteriore del delfino ha una struttura molto diversa da quella della pinna di uno squalo ed è composta dalle stesse parti scheletriche del braccio di un uomo. L’arto anteriore del delfino e la pinna dei pesci sono organi analoghi.

a. Il delfino respira l’aria per mezzo dei polmoni e per questo deve emergere periodicamente dall’acqua. Le narici sono situate sulla sommità del capo e costituiscono gli sfiatatoi. b. Lo squalo, invece, per respirare utilizza l’ossigeno presente nell’acqua e lo convoglia alle branchie; l’acqua poi esce attraverso le fessure branchiali.

li organi analoghi si assomigliano perché svolgono la G stessa funzione ma hanno struttura interna diversa.

Un altro caso emblematico riguarda un curioso animale, l’ornitorinco: ha il corpo ricoperto di pelo come i mammiferi, la coda simile a quella del castoro, le zampe palmate e sul muso un tipico becco d’anatra 3 . Per classificarlo è stato necessario usare i criteri fisiologici e stabilire così che l’ornitorinco, sebbene deponga le uova, è un mammifero: infatti allatta i piccoli e mantiene costante la temperatura del corpo. 3

VIDEO

L’ornitorinco, un animale bizzarro

Come si classificano i viventi

LEZIONE 1

219

LEZIONE

1 3. EVOLUZIONE E CLASSIFICAZIONE

KEY WORDS evoluzione evolution

La presenza di organi simili tra loro in animali apparentemente molto diversi, come l’essere umano e il delfino, può essere spiegata con la teoria dell’evoluzione, elaborata dal naturalista inglese Charles Darwin (1809-1882) nel XIX secolo. Secondo questa teoria, tutti gli organismi si modificano nel tempo, cioè evolvono, per adattarsi all’ambiente in cui vivono. Le somiglianze e le differenze tra i diversi gruppi di viventi sono il risultato dei diversi adattamenti a queste variazioni ambientali. n adattamento è una struttura, un processo fisiologico o un U comportamento che rende gli organismi adatti a sopravvivere e a riprodursi rispetto agli altri membri della stessa specie in un certo ambiente.

Di generazione in generazione, i diversi gruppi di organismi possono cambiare moltissimo, talvolta perdendo ogni somiglianza tra di loro; è questo il meccanismo che ha determinato la grande varietà di forme viventi che oggi conosciamo. Tuttavia, numerose indagini hanno dimostrato che spesso organismi che appaiono molto diversi tra loro hanno invece in comune il “piano costruttivo” del loro corpo. Consideriamo ad esempio l’arto anteriore dell’otaria e l’ala dell’aquila: sono molto diversi tra loro nella forma e nella funzione, tuttavia sono formati dalle stesse parti scheletriche. In biologia si dice che la pinna dell’otaria e l’ala dell’aquila, così come l’arto anteriore del delfino e il braccio di un uomo, sono organi omologhi 4 . Gli organi omologhi svolgono funzioni diverse ma hanno la stessa struttura interna.

4 Due organi omologhi

La pinna dell’otaria serve a nuotare, l’ala dell’aquila invece a volare. Tuttavia la loro struttura interna è molto simile.

Gli organismi che possiedono organi omologhi sono legati da una certa parentela. Essi, infatti, hanno avuto un progenitore comune dal quale si sono poi differenziati 5 . Quanto maggiore è il numero di organi omologhi che due organismi hanno in comune, tanto più stretta è la loro parentela. Classificare gli organismi in questo modo significa usare criteri evolutivi. Oltre ai criteri evolutivi, morfologici, anatomici e fisiologici, oggi i biologi utilizzano anche altri criteri per classificare correttamente gli organismi: criteri ecologici, legati all’ambiente di vita, criteri etologici, legati al comportamento, e criteri biochimici, legati alle caratteristiche della molecola del DNA. 220

PERCORSO 3 UNITÀ 2

La classificazione degli organismi

VIVENTI salamandra uccello rana

uomo

pipistrello

gatto

balena

5 Arti con la stessa struttura ma con funzioni diverse

Gli arti anteriori di questi animali sono organi omologhi. Pur essendo simili nella struttura, si sono differenziati nel tempo per compiere funzioni diverse: il salto nelle rane, il nuoto nelle balene, il volo negli uccelli, la presa degli oggetti nell’uomo. La loro forte somiglianza testimonia che hanno avuto un antenato comune, un vertebrato: pertanto tutti questi animali sono classificati come vertebrati.

RISPONDO, RISOLVO, APPLICO Vero o falso? 1. Gli scienziati del Seicento classificavano gli organismi viventi seguendo criteri ecologici.

2. I criteri di classificazione più moderni si basano sull’analisi della forma degli organi.

3. La classificazione legata all’ambiente di vita utilizza criteri ecologici.

4. I criteri biochimici si basano sull’analisi della molecola di DNA.

5. La zampa del gatto e il braccio di un essere umano sono organi omologhi.

VERSO LE COMPETENZE

➜ APPLICARE LE CONOSCENZE APPRESE

Individua il criterio (fisiologico, anatomico, morfologico, ecologico, etologico, biochimico) utilizzato per ognuna delle classificazioni. 1. La balena è un mammifero e non un pesce perché respira con i polmoni. criterio 2. La trota è un pesce che vive solo in ambienti acquatici ricchi di ossigeno. criterio 3. La composizione del DNA di un organismo permette di sapere a che specie appartiene. criterio 4. Il ragno non è un insetto perché possiede otto zampe. criterio 5. Nelle prime fasi di vita la rana ha molte caratteristiche dei pesci. criterio 6. Il canto di un uccello permette di sapere a che specie appartiene. criterio 7. La forma delle ali permette di distinguere un passero da una rondine. criterio © Casa Editrice G. Principato SpA

Come si classificano i viventi

LEZIONE 1

221

VISUAL

UnA chiAve per clAssificAre Ti è capitato di chiederti, davanti a un albero con le foglie a forma di aghi e le pigne, “Sarà un pino o un abete? E quale sarà il suo nome?” I naturalisti hanno messo a punto un sistema di classificazione: le CHIAVI DICOTOMICHE, una sequenza di coppie di affermazioni che descrivono due caratteristiche opposte, tra le quali bisogna scegliere quella che l’organismo in esame presenta. Ogni descrizione rimanda a una nuova coppia di caratteristiche oppure permette di giungere al riconoscimento dell’organismo.

INIZIO LA CHIOMA È AD OMBRELLO? OSSERVA LE PIGNE

OSSERVA LA CHIOMA: È APPUNTITA?

Le pigne sono raggruppate e appuntite?

SÌ

ALLORA È UN PINO MARITTIMO

SÌ

OSSERVA LE FOGLIE E LE PIGNE

Le foglie sono a squama direttamente sul ramo e le pigne sono piccole e tondeggianti?

ALLORA È UN PINO DOMESTICO

SÌ

ALLORA È UN CIPRESSO

222

PERCORSO 3 UNITÀ 2

La classificazione degli organismi

VIVENTI

ALLORA È UN LARICE Ha foglie caduche riunite in ciuffetti?

SÌ

OSSERVA LA DISPOSIZIONE DEGLI AGHI

ALLORA È UN PINO CEMBRO

Gli aghi sono in gruppi di cinque?

SÌ

ALLORA È UN PINO SILVESTRE

Gli aghi sono riuniti due a due?

SÌ

SE GLI AGHI SONO ATTACCATI UNO A UNO TUTT’ATTORNO AL RAMO E LE PIGNE SONO RIVOLTE VERSO IL BASSO, ALLORA È UN ABETE ROSSO

Gli aghi sono attaccati uno a uno e su due linee opposte e le pigne sono erette verso l’alto?

ALLORA È UN ABETE BIANCO

SÌ

UNA CHIAVE PER CLASSIFICARE

VISUAL

223

LEZIONE

ARE UN NOME D AGLI ORGANISMI

HTML

Attività capovolta Esplora l'oggetto interattivo e rispondi alle domande. 1. Quali sono le caratteristiche ritrovate studiando gli Archeobatteri che hanno portato i biologi a pensare all’esistenza di un unico progenitore comune? 2. Quali sono i domini in cui sono suddivisi i viventi? 3. Quali sono i regni in cui è suddiviso il dominio degli eucarioti? 4. Quali sono le principali caratteristiche degli organismi che appartengono ai diversi regni dei viventi?

Tre domini

1. LA CLASSIFICAZIONE DI LINNEO Un sistema di classificazione degli esseri viventi è stato introdotto per la prima volta nel XVIII secolo dal naturalista svedese Karl von Linné (in italiano Carlo Linneo; 17071778) 1 . Le caratteristiche che Linneo prende in considerazione per classificare i viventi sono l’aspetto esteriore del corpo e la sua struttura interna. Sulla base di queste caratteristiche egli identifica cinque raggruppamenti, definiti categorie sistematiche (o tassonomiche), all’interno dei quali colloca ogni organismo. Linneo ordina le categorie sistematiche in una successione, dalla più ristretta alla più ampia: la categoria fondamentale è la specie, che raggruppa organismi tra loro simili, e le categorie più ampie sono i due regni, animale e vegetale. Le categorie intermedie sono il genere, l’ordine e la classe. La specie costituisce ancora oggi la categoria fondamentale della classificazione. a specie riunisce organismi con caratteristiche simili e che, L accoppiandosi tra loro, generano individui simili e fecondi, cioè capaci a loro volta di generare dei figli.

1 Ritratto di Linneo in un dipinto del 1775.

KEY WORDS specie species

224

PERCORSO 3 UNITÀ 2

2. LA CLASSIFICAZIONE MODERNA La suddivisione in due regni (animali e vegetale) introdotta da Linneo è stata mantenuta fino al secolo scorso. In seguito, lo sviluppo della ricerca scientifica e l’invenzione di microscopi sempre più potenti hanno permesso di scoprire gli organismi unicellulari che, per le loro dimensioni e le loro caratteristiche, non possono essere classificati in nessuno dei due regni ideati da Linneo. I funghi, poi, assomigliano per l’aspetto alle piante ma, a differenza di queste, non sono autotrofi: in quale regno allora vanno collocati? Per rispondere a queste nuove esigenze di classificazione, nel 1969 il biologo americano Robert Whittaker (1920-1980) ha introdotto tre nuovi regni: monere, protisti e funghi 2 . La classificazione degli organismi

VIVENTI 2 Nuovi regni per nuovi organismi

I batteri appartengono al regno delle monere (a); l’euglena è un protista (b); l’amanita appartiene al regno dei funghi (c). a

Per identificarli, ha utilizzato alcuni semplici criteri: • il numero di cellule che formano un organismo (unicellulari o pluricellulari); • la presenza o meno nella cellula di un nucleo distinto (procarioti ed eucarioti); • il modo di nutrirsi (autotrofi ed eterotrofi). Ricerche effettuate negli anni successivi hanno portato alla scoperta di particolari tipi di batteri, i batteri estremofili, formati da cellule con caratteristiche uniche e particolari che li rendono adatti a vivere in condizioni ambientali estreme, come le acque termali calde o le acque acide e, forse, persino altri corpi celesti 3 . La scoperta di questi batteri ha convinto gli scienziati a dividere gli esseri viventi in tre grandi suddivisioni: • il dominio degli archeobatteri, che comprende i batteri estremofili; • il dominio dei batteri, che comprende i batteri veri e propri, formati da un’unica cellula procariote; • il dominio degli eucarioti, che comprende tutti gli organismi, unicellulari e pluricellulari, formati da cellule eucariote. Nel dominio degli eucarioti sono compresi quattro regni: protisti, funghi, piante e animali 4 .

TUTTI GLI ORGANISMI VIVENTI

3 Batteri estremofili

L’archeobatterio Staphylothermus marinus vive nelle acque a temperature altissime, comprese tra 65 e 85 °C.

4 Domini e regni dei viventi

sono suddivisi in tre DOMINI cellule procariote (senza nucleo) DOMINIO Archeobatteri

DOMINIO Batteri

REGNO archeobatteri

REGNO batteri

cellule eucariote (con nucleo) DOMINIO Eucarioti

REGNO protisti

REGNO funghi

REGNO piante

Dare un nome agli organismi

LEZIONE 2

REGNO animali

225

LEZIONE

5 La classificazione della tigre

Le categorie sistematiche odierne, ordinate dalla più ristretta alla più ampia, sono: specie, genere, famiglia, ordine, classe, phylum, regno e dominio 5 .

Specie La specie è la categoria fondamentale perché raggruppa organismi con caratteristiche simili, in grado di accoppiarsi tra loro e di generare figli a loro volta fecondi. Il nome della tigre è Panthera tigris.

Genere Il genere comprende le specie che si somigliano per alcuni caratteri e che discendono da un antenato comune. Leone e tigre appartengono allo stesso genere, Panthera.

Famiglia Generi simili con un progenitore comune costituiscono una famiglia. Alla famiglia dei felini appartengono il leone e la tigre, ma anche il gatto domestico.

Ordine Famiglie simili appartengono allo stesso ordine. La tigre e il leone appartengono all’ordine dei carnivori, insieme ai cani e agli orsi.

Classe Gli ordini simili tra loro fanno parte di una classe: la tigre e il leone sono dei mammiferi, come tutti gli organismi che partoriscono e allattano i piccoli. I nomi delle classi sono spesso quelli con i quali indichiamo gli organismi nel linguaggio di tutti i giorni: sono classi ad esempio gli insetti, i rettili, gli uccelli, le conifere.

Phylum Le classi sono inserite, a loro volta, nelle categorie sistematiche dei phyla (phylum, al singolare). Ad esempio, tutti gli organismi che hanno il corpo suddiviso in segmenti e gli arti articolati appartengono al phylum degli artropodi, mentre il phylum dei cordati, al quale appartiene anche la specie umana, comprende tutti gli organismi che possiedono una struttura di sostegno interna.

226

PERCORSO 3 UNITÀ 2

Regno I phyla sono collocati in categorie sistematiche più ampie, i regni: protisti, funghi, piante e animali.

La classificazione degli organismi

Dominio Il dominio raggruppa organismi sulla base delle caratteristiche del loro DNA. Due domini comprendono i batteri, l’altro tutti gli organismi formati da cellule eucariote.

VIVENTI

3. LA NOMENCLATURA BINOMIA

6 Due specie di rododendro

Linneo viene ricordato non solo per il suo rivoluzionario sistema di classificazione, ma anche per aver introdotto nella tassonomia la nomenclatura binomia, un modo di denominare gli organismi utilizzando due nomi latini. Il latino era da secoli la lingua con la quale comunicavano gli studiosi, le persone colte, gli scienziati, e quindi era la più adeguata per dare agli organismi un nome universalmente comprensibile. Ancora oggi la nomenclatura binomia in latino è la denominazione usata dagli scienziati di tutto il mondo: elimina, infatti, i problemi legati alla traduzione da una lingua all’altra e impedisce che si verifichino confusioni nella comunicazione scientifica tra ricercatori di paesi diversi.

Il fiore chiamato rododendro si presenta in natura con due specie più comuni, (a) Rhododendron ferrugineum e (b) Rhododendron hirsutum: il primo ha la superficie inferiore delle foglie color ruggine (ferrugineum), il secondo i bordi delle foglie coperti di peluria (hirsutum).

l primo dei nomi latini utilizzati dalla nomenclatura binomia si I riferisce al genere di appartenenza, il secondo nome in latino indica la specie.

Il nome del genere si scrive sempre con l’iniziale maiuscola, quello della specie con l’iniziale minuscola 6 . Ad esempio il nome della tigre secondo la nomenclatura binomia è Panthera tigris. Una convenzione internazionale stabilisce che il nome della specie venga scelto dallo scopritore, che quindi può attribuirgli il nome che preferisce, anche il proprio. È il caso del Cebrennus rechenbergi, un ragno del genere Cebrennus che vive nel deserto del Marocco 7 . Il nome deriva da quello del suo scopritore, il ricercatore tedesco Ingo Rechenberg, che lo ha trovato durante una spedizione.

7 Il ragno acrobata

In apparenza il Cebrennus rechenbergi non ha nulla di particolare, ma quando viene minacciato si comporta da acrobata, lanciandosi in aria e spiccando veri e propri salti mortali che lo mettono rapidamente al sicuro dai predatori.

RISPONDO, RISOLVO, APPLICO Rispondi alle domande. 1. Che cos’è la specie? 2. Qual è attualmente la categoria sistematica più ampia? 3. Come sono attualmente classificati gli organismi procarioti? 4. In quale lingua sono espressi i nomi scientifici degli organismi? 5. Come si scrive il nome della specie? E del genere?

VERSO LE COMPETENZE

➜ UTILIZZARE CORRETTAMENTE TERMINI SCIENTIFICI

Osserva il disegno della pagina precedente che mostra la classificazione della tigre. Scegli le soluzioni corrette. Il leone:

appartiene alla stessa specie della tigre. appartiene al genere Panthera. © Casa Editrice G. Principato SpA

ha in comune con la tigre tutte le categorie tassonomiche superiori alla classe. ha un maggior numero di caratteristiche in comune con l’orso piuttosto che con il gatto domestico.

Dare un nome agli organismi

LEZIONE 2

227

UNITÀ

RIPASSIAMO CON LE MAPPE

LEZIONE

LEZIONI in MP3

COME SI CLASSIFICANO I VIVENTI

Classificare la realtà è un’attività spontanea della mente. Grazie a precisi criteri di classificazione suddividiamo in gruppi tutti gli oggetti che hanno delle caratteristiche in comune. Mappa 1

Criteri di classificazione CRITERI PER LA CLASSIFICAZIONE come possono essere?

morfologici

anatomici

fisiologici

si basano sulla forma degli organismi

si basano sulla struttura degli organi

si basano sul funzionamento degli organi

che cosa individuano questi criteri?

gli organi omologhi

che cosa sono? sono organi con la stessa struttura interna ma che svolgono funzioni diverse

La teoria dell’evoluzione proposta da Charles Darwin nel XIX secolo ha introdotto l’idea che gli esseri viventi si modificano nel tempo, cioè evolvono per adattarsi all’ambiente in cui vivono: quindi le somiglianze e le differenze dei corpi degli organismi sono il risultato dell’adattamento. Oggi i biologi utilizzano anche altri criteri per classificare gli organismi: criteri ecologici, legati all’ambiente di vita, criteri etologici, legati al comportamento, e criteri biochimici, legati alle caratteristiche del DNA.

228

PERCORSO 3 UNITÀ 2

La classificazione degli organismi

VIVENTI

LEZIONE

DARE UN NOME AGLI ORGANISMI

Nel Settecento Linneo ha introdotto la classificazione binomia dei viventi basata su criteri morfologici, anatomici e fisiologici. In base a questi criteri Linneo ha individuato 5 categorie sistematiche (o tassonomiche). La categoria fondamentale è la specie che raggruppa organismi simili, mentre la categoria più ampia è il regno. Linneo è stato il primo a utilizzare la nomenclatura binomia secondo cui ogni organismo è individuato da due nomi latini: il primo si riferisce al genere di appartenenza, il secondo indica la specie. Il nome del genere si scrive con l’iniziale maiuscola, quello della specie con l’iniziale minuscola. La classificazione moderna

Mappa 2

CLASSIFICAZIONE MODERNA come suddivide gli organismi? in 3 domini

Archeobatteri

Batteri

Eucarioti

quali organismi comprende?

gli archeobatteri

i batteri veri e propri

quali categorie sistematiche comprende?

Protisti

Funghi

Piante

Le categorie sistematiche della classificazione moderna, ordinate dalla più ristretta alla più ampia, sono: specie, genere, famiglia, ordine, classe, phylum, regno e dominio.

Animali

specie genere famiglia ordine

classe phylum regno

dominio

RIPASSIAMO CON LE MAPPE

UNITÀ 2

229

UNITÀ

CONOSCENZE e ABILITÀ

LIVELLO 1

LIVELLO 2

LIVELLO 3

●

etologici

●

fisiologici

La classificazione

●

Test interattivi

LIVELLO 4

1. Completa la mappa con i termini mancanti. biochimici

alla prova

morfologici

Mappa interattiva

si basa su criteri comuni

basati sulla forma degli organismi

anatomici

basati sul funzionamento degli organi

d. La teoria dell’evoluzione afferma che gli organismi restano identici nel tempo.

e. Nella nomenclatura binomia il nome del genere ha l’iniziale maiuscola.

f. La classificazione di Linneo si basa su 5 categorie sistematiche.

g. La classificazione binomia utilizza un solo termine per indicare il nome scientifico di un organismo.

h. I batteri estremofili vivono in ambienti molto particolari.

i. I criteri di classificazione basati sul DNA si chiamano genetici.

l. Gli organi omologhi svolgono funzioni identiche e hanno diversa struttura interna.

3. Segna con una crocetta la soluzione corretta. a. La specie è:

ecologici

1 la categoria sistematica più ampia. 2 l a categoria fondamentale della classificazione.

legati al comportamento legati alle caratteristiche del DNA

3 u na categoria sistematica ideata da Aristotele. 4 u na categoria sistematica che non si usa per classificare gli organismi. b. Gli organismi procarioti sono classificati: 1 in un genere. 2 in un gruppo.

2. Segna con una crocetta se vero (V) o falso (F). a. Classificare significa raggruppare organismi secondo caratteristiche simili.

3 in due domini. 4 in una specie. V

c. I criteri di classificazione basati sul comportamento degli animali si chiamano: 1 etologici.

b. Il criterio morfologico si basa sul funzionamento degli organi interni.

3 biochimici.

c. I funghi sono una specie.

4 anatomici.

230

PERCORSO 3 UNITÀ 2

2 morfologici.

La classificazione degli organismi

VIVENTI d. La pinna dell’otaria e l’ala dell’aquila sono organi: 1 simili.

3 analoghi.

2 diversi.

4 omologhi.

e. I funghi sono: 1 una specie.

3 un regno.

2 un dominio.

4 una classe.

6. S ottolinea i termini che si riferiscono alla classificazione di Linneo. specie ● evoluzione ● monere ● regno ● dominio ● adattamento ● nomenclatura binomia ● batteri ● genere ● archeobatteri ● criterio morfologico 7. Collega i termini con la definizione corretta. a Svolgono la stessa funzione.

4. S ottolinea il termine corretto tra i due proposti. a. Le piante sono un genere /regno. b. La teoria dell’evoluzione è stata proposta da Darwin/Linneo. c. La categoria più ampia della classificazione degli organismi è l’ordine /il dominio. d. La branca della biologia che classifica gli organismi viventi si chiama tassonomia /metodica. e. Individui appartenenti a una stessa specie si riproducono in maniera sterile /feconda. f. Il dominio degli eucarioti comprende due /quattro regni.

b Ha ideato il primo sistema di classificazione degli organismi.

Linneo

2 Piante 3

Organi omologhi

Darwin

Organi analoghi

Adattamenti

Criteri evolutivi

Whittaker

è il primo nome latino che compone il nome scientifico di un organismo.

h Svolgono funzioni diverse.

d. Le somiglianze tra organismi basate sull’aspetto esteriore sono definite . e. I criteri e fisiologici si basano sulla struttura e sul funzionamento degli organi interni.

1: 5:

2: 6:

3: 7:

4: 8:

8. Scegli la soluzione corretta. a. Le piante Trifolium acaule e Trifolium africanum appartengono: 1 alla stessa specie.

c. I phyla sono collocati in categorie sistematiche più ampie, i .

f. Organismi con organi avuto un progenitore comune.

f Rendono gli organismi adatti a sopravvivere in un certo ambiente. g Organismi eucarioti che costituiscono un regno.

5. Completa le frasi con i termini corretti.

a. La nomenclatura binomia considera la la categoria tassonomica base.

d Si applicano quanto maggiore è il numero di organi omologhi. e Ha elaborato la teoria dell’evoluzione.

g. L’ala della farfalla e l’ala del colibrì sono organi omologhi/analoghi.

anatomici ● il genere ● morfologiche ● omologhi ● regni ● specie

c Ha introdotto tre nuovi regni.

hanno

2 allo stesso genere. 3 allo stesso genere ma a specie differenti. 4 alla stessa specie ma a domini differenti. b. Organismi che appartengono alla stessa famiglia appartengono anche allo stesso genere? 1 Sì. 2 No. 3 Si, solo quando sono pluricellulari. 4 Si, se sono eucarioti. CONOSCENZE E ABILITÀ ALLA PROVA

UNITÀ 2

231

CONOSCENZE e ABILITÀ

alla prova

9. Completa la tabella. nome scientifico

genere

Canis lupus

Canis

specie

Ciconia ciconia

cicogna

muralis

Podarcis muralis

Rana temporaria

Rana

Gentiana verna

genziana

Megaptera novaeangliae

Megaptera

Vulpes vulpes

Vulpes

Tulipa suaveolens

Sphyraena barracuda

232

PERCORSO 3 UNITÀ 2

nome comune

megattera

vulpes

suaveolens

Sphyraena

La classificazione degli organismi

tulipano

barracuda

VIVENTI 10. Osserva gli oggetti, suddividili in due gruppi e scrivi il criterio che hai usato per classificarli.

12. Rispondi alle domande. a. Che cosa hanno in comune il braccio di un uomo e la pinna del delfino?

b. Che cosa hanno in comune la pinna dello squalo e la pinna del delfino? a

c. Che informazioni forniscono due organi omologhi in specie diverse?

13. Costruisci una mappa con le parole della TAG CLOUD di inizio unità.

TAG CLOUD

Gruppo A: Gruppo B: 11. Completa la tabella indicando con una crocetta il dominio di appartenenza. dominio dominio eucarioti batteri

dominio archeobatteri

batteri piante funghi archeobatteri animali protisti batteri estremofili

CONOSCENZE E ABILITÀ ALLA PROVA

UNITÀ 2

233

UNITÀ

COMPETENZE

alla prova

LA RICCHEZZA DELLA VITA Il termine biodiversità è usato di frequente quando di parla di ambiente e di ecologia, ma anche in altri ambiti, dalle mostre alle conferenze fino alle dichiarazioni ufficiali dei politici. Ecologia è ormai diventata una parola d’ordine, di cui spesso non si conoscono il significato e l’importanza. Leggi il brano tratto da sito del WWF Italia per cominciare a capire il ruolo della biodiversità nel sistema Terra.

La biodiversità, cioè la varietà degli esseri viventi che popolano la Terra, si misura a vari livelli: geni, specie, popolazioni ed ecosistemi. Miliardi di miliardi di organismi, dai più piccoli batteri alle piante, agli animali e agli ecosistemi tutti legati fra loro, tutti indispensabili. Anche noi esseri umani facciamo parte della biodiversità e, come ogni vivente, sfruttiamo quanto ci offre: cibo, acqua, energia e risorse per la vita quotidiana. Batteri, farfalle, balene e foreste tropicali, insetti e grandi carnivori, papaveri e orchidee sono solo

alcuni dei componenti della biodiversità della Terra, l’immensa varietà delle forme viventi che rende il nostro pianeta unico. Gli ambienti particolarmente ricchi di biodiversità non sono molti: le barriere coralline, le foreste tropicali e gli estuari dei fiumi ospitano circa la metà degli essere viventi del pianeta, anche se ricoprono solo il 6% della superficie terrestre. Grazie alla biodiversità è garantita la vita sulla Terra. L’uomo deve evitare di estinguere specie viventi, ha il dovere di preservare l’ambiente e le risorse della Terra per le generazioni future.

Prova a rispondere! 1. Che cos’è la biodiversità? 2. Quali elementi compongono la biodiversità? 3. Perché la biodiversità è importante per la vita sulla Terra? 4. Quali sono gli ambienti più ricchi di biodiversità? 5. Qual è il dovere dell’uomo nei confronti della biodiversità?

234

PERCORSO 3 UNITÀ 2

La classificazione degli organismi

La conservazione della biodiversità (sia acquatica sia terrestre) è tra gli obiettivi dell’Agenda 2030. Fai una ricerca per conoscere i traguardi da raggiungere entro il 2030 e le azioni che possiamo fare noi stessi.

CLASSIFICATION OF LIVING THINGS

Listening

All living organisms are classified into groups based on very basic, shared characteristics. Organisms within each group are then further divided into smaller groups. These smaller groups are based on more detailed similarities within each larger group. This grouping system makes it easier for scientists to study certain groups of organisms. Characteristics such as appearance, reproduction, mobility, and functionality are just a few ways in which living organisms are grouped together. These specialized groups are collectively called the classification of living things. The classification of living things includes 7 levels: kingdom, phylum, class, order, family, genus, and species.

appearance aspetto

Species Genus Family Order Class Phylum Kingdom

Hierarchy of biological classification.

COMPREHENSION EXERCISES 1. Answer the following questions. 1. Does this grouping system make it easier for scientists to study certain groups of organisms?

2. Can you name some of the characteristics in which living organisms are grouped together?

3. Can you name the classification levels of living things?

COMPETENZE ALLA PROVA

UNITÀ 2

235

COMPETENZE ALLA PROVA

The most basic classification of living things is kingdom. Currently there are five kingdoms. • The phylum is the next level following kingdom in the classification of living things. • Classes are a way to further divide organisms of a phylum. • Organisms in each class are further broken down into orders. • Orders are divided into families. • Genus is a way to describe the generic name for an organism. When using taxonomy to name an organism, the genus is used to determine the first part of its two-part name. • Species are as specific as you can get. It is the lowest and most strict level of classification of living things. The species of an organism determines the second part of its two-part name.

KEY WORDS

CLIL

VIVENTI

COMPITO DI REALTÀ

COOPERATIVE LEARNING AGENDA 2030

Tutti i nomi degli

organismi

COMPITO

•L avorare in gruppo per compiere indagini sui nomi comuni delle specie usati nella propria regione. •P rendere contatti con i tecnici o con l’assessore all’urbanistica o al territorio o all'ambiente per raccogliere informazioni sul proprio territorio. •D ecidere il metodo da utilizzare per raccogliere i dati, analizzarli e selezionarli. •D ocumentare le osservazioni compiute utilizzando fotografie, video e disegni. •A nalizzare e interpretare foto e video per identificare le diverse specie selvatiche. •A pprofondire la conoscenza delle specie selvatiche anche grazie all’utilizzo di programmi per smartphone e computer. •R ealizzare un incontro, una mostra fotografica o una presentazione multimediale per condividere l’esperienza con i compagni.

236

PERCORSO DI APPRENDIMENTO 3

VIVENTI ORGANIZZAZIONE DEL COMPITO

Dividere la classe in gruppi e stabilire quali compiti Divi svolgono. L’esecuzione del compito è divisa in otto fasi: •s caricare una delle tante applicazioni gratuite di riconoscimento delle specie vegetali sul proprio dispositivo elettronico (tempo previsto mezz’ora); • r ichiedere informazioni agli enti locali per capire in che percentuale il territorio è urbanizzato, coltivato, lasciato allo stato naturale (tempo previsto 3 ore); • r ealizzazione delle fotografie nell’area prescelta (tempo previsto 2-3 ore);

•s elezione delle fotografie (tempo previsto un’ora); •o rganizzazione dell’intervista (tempo previsto un’ora); • r icerca delle informazioni sulle caratteristiche delle specie selvatiche selezionate (tempo previsto 2-4 ore); • r ealizzazione di schede informative o di presentazioni digitali (tempo previsto 2-4 ore); •p reparazione della presentazione della ricerca (tempo di realizzazione variabile a seconda che si tratti di una semplice comunicazione o di una vera e propria mostra multimediale).

PERCORSO DELL’ESPERIENZA Per realizzare l’indagine è necessario avere a disposizione delle fotografie di piante selvatiche e di animali per procedere al riconoscimento della specie. Si decide la divisione della classe in gruppi e si stabiliscono le zone in cui ogni gruppo scatterà le foto: il giardino della scuola, il parco pubblico più vicino, il prato in campagna più facilmente raggiungibile. 2 S elezioniamo le fotografie e organizziamo

l’intervista Ogni gruppo esamina le foto scattate, seleziona quelle che ritiene più adatte per le indagini e le stampa. 3 Approfondiamo la ricerca

Una volta realizzate le indagini e raccolti i nomi e le caratteristiche delle piante è necessario incontrare un rappresentante degli enti locali per raccogliere le informazioni sull’utilizzo del suolo e lo stato di urbanizzazione della propria località.

RIFLETTIAMO INSIEME

•Q uante specie sono state individuate? • I n che modo sono distribuite nel territorio? •Q uali sono le zone più ricche di biodiversità? Quelle densamente lavorate o quelle allo stato selvatico? •È importante mantenere aree allo stato selvatico? •C he differenze si notano tra i nomi comuni e quelli scientifici delle specie che sono state esaminate? •Q uali tipi di informazioni possono fornirci i nomi degli organismi? © Casa Editrice G. Principato SpA

4 Realizziamo le presentazioni

Con i dati delle nostre indagini e le informazioni raccolte in rete possiamo costruire una scheda o realizzare una presentazione digitale che illustri non solo le caratteristiche dell’organismo, ma anche le curiosità legate al suo nome, gli eventuali utilizzi nel passato (ad esempio nella preparazione dei cibi), la sua importanza ecologica e la distribuzione sul territorio. È necessario redigere mappe della distribuzione delle specie ed evidenziare le zone a più alta diversità ecologica. 5 Comunichiamo i nostri risultati Decidiamo insieme se ciascun gruppo si limita a illustrare alla classe il contenuto di una scheda o di una presentazione digitale, oppure se i nostri prodotti possono servire per l’allestimento di una mostra con lo scopo di sensibilizzare i nostri compagni sull’importanza della tutela delle specie selvatiche.

OLTRE IL COMPITO

La tutela della flora e della fauna selvatiche è parte integrante di tutti i programmi di conservazione dell’ambiente. In particolare, i semi delle specie selvatiche delle piante commestibili, ad esempio del grano e del caffè, rappresentano un bene prezioso per il nostro futuro perché possiedono caratteristiche utili, come la resistenza alle variazioni climatiche e ai parassiti. Eseguite una ricerca sulle banche dei semi nel mondo e su strutture simili presenti in Italia o nella vostra regione. PERCORSO DI APPRENDIMENTO 3

237

COMPITO DI REALTÀ

1 Organizziamo la raccolta delle immagini

Coordinamento editoriale: Marco Mauri Progettazione editoriale e revisione scientifica: Marinella Torri Redazione: Marina Mansi, Edistudio Progetto grafico: Edistudio Impaginazione: Edistudio, Chiara Giuliani Copertina: Edistudio Ricerca iconografica: Martina Mirabella, Marina Mansi Disegni: Daniele Gianni Immagini di copertina: Shutterstock La rubrica Lezioni in anteprima e la stesura degli storyboard di alcuni video sono a cura della professoressa Chiara Amati. Si ringrazia la professoressa Janet Harmer per la revisione linguistica dei materiali in lingua inglese. La rubrica CLIL Project è a cura di Christina Cattaneo e Maria Vezzoli. La gamification Mission 2030 è realizzata da Eicon, Torino. Referenze iconografiche: ICP, Shutterstock, phet.colorado.edu, Wikipedia, www.tetrapak.com, www.eprice.it, rockrun.com, italian.alibaba.com, Bernat Garrigós, Marco Sala, www.crea.gov, www.who.int, Simply, www.msc.org, www.goodtoknow.co.uk, www.csqa.it, SecretDisc, Pauseg1 Tutte le altre immagini provengono dall’Archivio Principato. Per le riproduzioni di testi e immagini appartenenti a terzi, inserite in quest’opera, l’editore è a disposizione degli aventi diritto non potuti reperire, nonché per eventuali non volute omissioni e/o errori di attribuzione nei riferimenti.

Contenuti digitali Progettazione: Giovanna Moraglia, Marco Mauri Realizzazione: Alberto Vailati Canta, Giovanna Moraglia, Chiara Amati, Giuliano Mannini, Marta Bencich, bSmart labs ISBN 978-88-416-1416-7 Home 2 ISBN 978-88-6706-456-4 Home 2 sola versione digitale Prima edizione: gennaio 2020 Ristampe 2025 2024 VI V

2023 IV

2022 III

2021 II

2020 I

Printed in Italy © 2020 - Proprietà letteraria riservata. È vietata la riproduzione, anche parziale, con qualsiasi mezzo effettuata, compresa la fotocopia, anche ad uso interno o didattico, non autorizzata. Le fotocopie per uso personale del lettore possono essere effettuate nei limiti del 15% di ciascun volume dietro pagamento alla SIAE del compenso previsto dall’art. 68, commi 4 e 5, della legge 22 aprile 1941 n. 633. Le riproduzioni per finalità di carattere professionale, economico o commerciale o comunque per uso diverso da quello personale, possono essere effettuate a seguito di specifica autorizzazione rilasciata da CLEARedi (Centro licenze e autorizzazioni per le riproduzioni editoriali), corso di Porta Romana 108, 20122 Milano, e-mail autorizzazioni@clearedi.org e sito web www.clearedi.org. L’editore fornisce – per il tramite dei testi scolastici da esso pubblicati e attraverso i relativi supporti o nel sito www.principato.it – materiali e link a siti di terze parti esclusivamente per fini didattici o perché indicati e consigliati da altri siti istituzionali. Pertanto l’editore non è responsabile, neppure indirettamente, del contenuto e delle immagini riprodotte su tali siti in data successiva a quella della pubblicazione, dopo aver controllato la correttezza degli indirizzi web ai quali si rimanda.

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Stampa: Vincenzo Bona - Torino © Casa Editrice G. Principato SpA

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scienze GREEN

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tipologia a correzione immediata.

Raccolta Insieme di oggetti digitali.

HTML Oggetti interattivi

Presentazioni digitali dei contenuti delle unità.

Collegamento web È il gioco online per scoprire i 17 obiettivi e i traguardi dell’Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile.

per visualizzare e approfondire i contenuti.

Galleria di immagini Gallery per arricchire di informazioni il testo.

I contenuti digitali sono fruibili sul sito www.principato.it, sull’ © Casa Editrice G. Principato SpA

e con l’App librARsi

INDICE

Contenuti digitali

PERCORSO di APPRENDIMENTO 1 UNITÀ MATERIA

LA CHIMICA DELLA MATERIA

....................................................................

lezione 1 L’atomo e la sua struttura ...................................................................................................... 1. Le sostanze si possono trasformare ............................................................................ 2. La struttura dell’atomo ............................................................................................................... 3. Come si identificano gli atomi ........................................................................................... 4. Gli isotopi ................................................................................................................................................... 5. C ome si determina il peso di un atomo: la massa atomica ................................................................................................................................

16 16 16 18 18

Il Sistema Periodico degli elementi ............................................................................ 1. Mettere in ordine gli elementi ........................................................................................... 2. Come è strutturato il Sistema Periodico ................................................................. 3. Gli elementi sono suddivisi in categorie ................................................................

20 20 21 23

lezione 2

visual

26 26 26 27 27 28 29

Le reazioni chimiche ....................................................................................................................... 1. Le trasformazioni chimiche .................................................................................................. 2. Le leggi che regolano le reazioni chimiche ........................................................ 3. I tipi di reazioni chimiche ........................................................................................................

30 30 31 32

Dentro l’atomo

Il Sistema Periodico degli elementi

Composti ionici in vetrina Composti covalenti in vetrina VIDEO

Il legame metallico Reazione di sintesi Reazione di decomposizione dell’acqua

LEZIONI in MP3

alla prova ......................................................................................................

alla prova DALL’ALCHIMIA ALLA CHIMICA MODERNA .................

Test interattivi

CONOSCENZE e ABILITÀ COMPETENZE

Due legami chimici

...........................................................................................................................

RIPASSIAMO CON LE MAPPE

INDICE

LEZIONI in ANTEPRIMA

lezione 3 I legami chimici ...................................................................................................................................... 1. La regola dell’ottetto ..................................................................................................................... 2. La formula chimica ......................................................................................................................... 3. Perché gli atomi si combinano tra loro .................................................................... 4. Il legame ionico ................................................................................................................................... 5. Il legame covalente .......................................................................................................................... 6. Il legame metallico ...........................................................................................................................

CLIL

Fenomeni chimici e fisici a confronto

Le proprietà degli elementi chimici ........................................................................... 24

lezione 4

Elements in the human body ......................................................................................... 41

Listening

Mappa interattiva

UNITÀ MATERIA

I COMPOSTI CHIMICI

lezione 1 Ossidi, basi, acidi e sali ................................................................................................................ 1. L’ossidazione .......................................................................................................................................... 2. Gli ossidi basici .................................................................................................................................... 3. Gli ossidi acidi ....................................................................................................................................... 4. Le basi ............................................................................................................................................................ 5. Gli acidi ......................................................................................................................................................... 6. I sali ....................................................................................................................................................................

44 44 45 45 46 46 47

lezione 2 Soluzioni acide, basiche e neutre ................................................................................. 1. Miscugli particolari: le soluzioni ...................................................................................... 2. La solubilità .............................................................................................................................................. 3. L’acidità e la basicità delle soluzioni ............................................................................ 4. Gli indicatori ...........................................................................................................................................

48 48 49 50 51

I composti organici e le biomolecole ........................................................................ 1. I composti del carbonio ............................................................................................................. 2. Gli idrocarburi ....................................................................................................................................... 3. Le biomolecole ..................................................................................................................................... 4. Le classi dei composti organici ..........................................................................................

52 52 53 54 54

Il mondo dei composti organici

La chimica quotidiana .................................................................................................................. 1. C’è chimica intorno a noi! ...................................................................................................... 2. Il vetro ............................................................................................................................................................. 3. La carta .......................................................................................................................................................... 4. L’alluminio ................................................................................................................................................. 5. La plastica ..................................................................................................................................................

56 56 56 57 58 58

Dove lo butto?

lezione 3

ECO

lezione 4

...........................................................................................................................

alla prova ......................................................................................................

alla prova C OSÌ SIMILI, COSÌ DIVERSI, COSÌ UTILI! .......................

RIPASSIAMO CON LE MAPPE CONOSCENZE e ABILITÀ COMPETENZE CLIL

Chemistry today ............................................................................................................................... 67

CLIL PROJECT Everyday salt: sodium chloride ....................................................................... 68

PERCORSO di APPRENDIMENTO 2 UNITÀ MATERIA

LEZIONI in ANTEPRIMA

.........................................................................................................

IL MOTO DEI CORPI

Scopriamo il pH di alcune sostanze

LEZIONI in MP3 Test interattivi

Mappa interattiva

Listening

LEZIONI in ANTEPRIMA

.................................................................................................................

lezione 1 Gli elementi che descrivono il moto ......................................................................... 1. La relatività galileiana .................................................................................................................. 2. Stato di quiete, stato di moto e sistema di riferimento ......................... 3. Le caratteristiche del moto ..................................................................................................... 4. Applichiamo il metodo scientifico al moto .........................................................

74 74 75 76 77

Tutto si muove!

lezione 2 La velocità e il moto rettilineo .......................................................................................... 1. La velocità .................................................................................................................................................. 2. Il moto rettilineo uniforme ..................................................................................................... 3. Il moto vario ............................................................................................................................................

78 78 79 80

Il moto rettilineo

INDICE

I sistemi di riferimento inerziali

L’accelerazione e il moto accelerato ........................................................................ 1. L’accelerazione ...................................................................................................................................... 2. Il moto uniformemente accelerato ............................................................................... 3. Il moto dei corpi in caduta libera .................................................................................... FOCUS Rappresentiamo il moto ............................................................................................................ lezione 3

...........................................................................................................................

alla prova ......................................................................................................

alla prova L’IPOTESI DI GALILEO GALILEI ..................................................

RIPASSIAMO CON LE MAPPE CONOSCENZE e ABILITÀ COMPETENZE CLIL

UNITÀ MATERIA

82 83 84 84 86

Speed limit and traffic .............................................................................................................. 95

LE FORZE

.....................................................................................................................................................................

Che cos’è una forza? ........................................................................................................................ 1. Le caratteristiche di una forza ............................................................................................ 2. Come si misurano le forze ...................................................................................................... 3. La composizione delle forze ................................................................................................ 4. Tanti tipi di forze .................................................................................................................................

98 98 99 99 101

I principi della dinamica ............................................................................................................ 1. La dinamica ............................................................................................................................................. 2. Il primo principio della dinamica ................................................................................... 3. Il secondo principio della dinamica ............................................................................. 4. Il terzo principio della dinamica ...................................................................................... 5. Forze e moti circolari .....................................................................................................................

102 102 103 103 104 105

lezione 3 L’equilibrio dei corpi ........................................................................................................................ 1. La statica ...................................................................................................................................................... 2. Il baricentro .............................................................................................................................................. 3. L’equilibrio di un corpo appoggiato ............................................................................ 4. L’equilibrio di un corpo sospeso ......................................................................................

106 106 107 108 109

lezione 4 Macchine e leve ..................................................................................................................................... 1. Macchine semplici e macchine composte ............................................................ 2. La leva ............................................................................................................................................................ 3. Una leva ci aiuta sempre? ........................................................................................................ 4. I tre generi di leve ............................................................................................................................. visual Le macchine semplici .....................................................................................................................

110 110 111 112 113 114

lezione 5 La pressione e le forze nei fluidi ..................................................................................... 1. La pressione ............................................................................................................................................ 2. Il principio di Pascal ........................................................................................................................ 3. La pressione dei fluidi .................................................................................................................. 4. La spinta idrostatica ....................................................................................................................... 5. La spinta aerostatica ......................................................................................................................

116 116 117 117 118 119

lezione 1

lezione 2

...........................................................................................................................

120

alla prova ......................................................................................................

122

alla prova QUANDO L’INERZIA DIVENTA PERICOLOSA ................

126

RIPASSIAMO CON LE MAPPE CONOSCENZE e ABILITÀ COMPETENZE CLIL

Action and reaction in daily life .................................................................................. 127

COMPITO DI REALTÀ Una gara di corsa campestre .................................................. 128 6

INDICE

LEZIONI in MP3 Test interattivi

Mappa interattiva

Listening

LEZIONI in ANTEPRIMA Cronaca di una partita di calcio

La costruzione del poligono funicolare

Il principio di inerzia

VIDEO

Quali forze agiscono quando si va sullo skateboard?

Le leve

LEZIONI in MP3 Test interattivi

Listening

Mappa interattiva

PERCORSO di APPRENDIMENTO 3 UNITÀ VIVENTI

L’ECOLOGIA

130

.......................................................................................................................................................

132

L’ambiente .................................................................................................................................................... 1. L’ecologia .................................................................................................................................................... 2. I fattori abiotici di un ambiente naturale ............................................................... 3. I fattori biotici di un ambiente naturale .................................................................. 4. I fattori limitanti ..................................................................................................................................

134 134 134 136 136

lezione 1

lezione 2 L’ecosistema ............................................................................................................................................... 138 1. Dall’ambiente all’ecosistema ............................................................................................... 138 2. L’organizzazione dell’ecosistema ................................................................................... 140

LEZIONI in ANTEPRIMA La nascita dell’ecologia

Piante che amano il sale Gli abitanti del mare La nicchia del lombrico

142 142 142 143 144 144 146

Le relazioni tra gli organismi .............................................................................................. 1. Gli organismi non hanno solo rapporti alimentari ................................... 2. Il mimetismo ........................................................................................................................................... ECO FOCUS I licheni, sentinelle dell’ambiente ................................................................................

148 148 150 152

Armi da predatori, trucchi da prede

lezione 5 I biomi .................................................................................................................................................................. 1. Biosfera e biomi ................................................................................................................................... 2. I biomi terrestri ..................................................................................................................................... 3. I biomi acquatici ..................................................................................................................................

154 155 155 156

I biomi

lezione 6 I cambiamenti climatici .............................................................................................................. 1. L’importanza della biodiversità ......................................................................................... 2. I punti caldi di biodiversità ..................................................................................................... 3. C ambiamento climatico e alterazione del ciclo del carbonio .............................................................................. 4. B iomi che migrano ..........................................................................................................................

158 158 159

Rischi climatici

lezione 4

ECO

162

alla prova ......................................................................................................

165

alla prova LA COSTITUZIONE DELLE PIANTE ...........................................

170

CONOSCENZE e ABILITÀ COMPETENZE CLIL

160 161

...........................................................................................................................

RIPASSIAMO CON LE MAPPE

VIVENTI

3 R per i rifiuti

Come funziona un ecosistema .......................................................................................... 1. Gli organismi produttori ........................................................................................................... 2. Gli organismi consumatori e decompositori .................................................... 3. Catene e reti alimentari .............................................................................................................. 4. Le piramidi di un ecosistema .............................................................................................. 5. I cicli della materia ........................................................................................................................... ECO FOCUS Che cosa sono i rifiuti? ................................................................................................................. lezione 3

UNITÀ

Il ciclo del carbonio

Ocean biome .......................................................................................................................................... 171

L’ETOLOGIA

..........................................................................................................................................................

172

lezione 1 Il comportamento degli animali ..................................................................................... 1. L’etologia studia il comportamento degli animali ...................................... 2. Il comportamento innato ......................................................................................................... 3. Il comportamento appreso ...................................................................................................... 4. L’imprinting .............................................................................................................................................. 5. Intuito e ragionamento ................................................................................................................

174 174 174 175 177 177

INDICE

Il ciclo dell’azoto

La catena alimentare marina

Criosfera in pericolo

LEZIONI in MP3 Test interattivi

Mappa interattiva

Listening

LEZIONI in ANTEPRIMA I padri dell’etologia

Le società animali ............................................................................................................................... 1. La comunicazione tra gli animali ................................................................................... 2. Schiere, branchi e società ......................................................................................................... 3. Riproduzione e cura della prole ....................................................................................... 4. Le strategie riproduttive e le cure parentali ........................................................ lezione 2

...........................................................................................................................

182

alla prova ......................................................................................................

183

alla prova CHI SI SOMIGLIA SI PIGLIA ..........................................................

186

RIPASSIAMO CON LE MAPPE CONOSCENZE e ABILITÀ COMPETENZE CLIL

178 178 179 180 181

Collective animal names ....................................................................................................... 187

La società delle termiti

VIDEO

Il corteggiamento delle sule

LEZIONI in MP3 Test interattivi

Mappa interattiva

Listening

COMPITO DI REALTÀ Una mostra di trash art .................................................................. 188

PERCORSO di APPRENDIMENTO 4 UNITÀ CORPO UMANO

IL SISTEMA CORPO UMANO

190

.........................................................................

L’organizzazione del corpo umano ............................................................................. 194 1. Come siamo fatti ................................................................................................................................ 194 2. I livelli di organizzazione del corpo umano ....................................................... 195 lezione 1

LEZIONI in ANTEPRIMA Dalle cellule staminali ai tessuti Il coordinamento corporeo

lezione 2 L’apparato tegumentario ......................................................................................................... 1. Un apparato con tante funzioni ....................................................................................... 2. La pelle .......................................................................................................................................................... 3. Peli e unghie ............................................................................................................................................ 4. Le ghiandole della pelle ............................................................................................................ FOCUS Le malattie della pelle ..................................................................................................................

198 198 200 200 201 202

Il sistema scheletrico ..................................................................................................................... 1. Lo scheletro e le sue funzioni ............................................................................................. 2. Il tessuto osseo e il tessuto cartilagineo .................................................................. 3. Le ossa ........................................................................................................................................................... 4. Le articolazioni .....................................................................................................................................

204 204 205 206 207

Le principali ossa dello scheletro

Il sistema muscolare ....................................................................................................................... 1. I muscoli ....................................................................................................................................................... 2. Come sono fatti i muscoli ........................................................................................................ 3. Come lavorano i muscoli ......................................................................................................... 4. L e azioni svolte dai muscoli scheletrici ..................................................................................................................

208 208 209 210

I muscoli del corpo umano

lezione 3

lezione 4

Come si muove il nostro corpo

...........................................................................................................................

212

LEZIONI in MP3

alla prova ......................................................................................................

214

alla prova PARLIAMO DELLA NOSTRA SALUTE ......................................

218

Test interattivi

CONOSCENZE e ABILITÀ COMPETENZE CLIL

INDICE

VIDEO

Actina e miosina in azione

210

RIPASSIAMO CON LE MAPPE

192

Gli apparati e i sistemi del corpo umano

Your skin ...................................................................................................................................................... 219

Listening

Mappa interattiva

UNITÀ CORPO UMANO

L’ALIMENTAZIONE

.........................................................................................................................

220

La nutrizione .............................................................................................................................................. 1. Energia per la vita ............................................................................................................................. 2. Perché ci nutriamo? ........................................................................................................................ 3. C’è dieta e dieta ................................................................................................................................... 4. Il fabbisogno energetico ............................................................................................................

222 222 223 223 224

lezione 2 I nutrienti energetici ...................................................................................................................... 1. I nutrienti .................................................................................................................................................... 2. I carboidrati .............................................................................................................................................. 3. I grassi .............................................................................................................................................................

226 226 227 228

lezione 3 I nutrienti plastici ............................................................................................................................... 1. Le proteine ................................................................................................................................................ 2. Gli amminoacidi non sono tutti uguali ................................................................... 3. Le funzioni delle proteine .......................................................................................................

230 230 232 232

lezione 4 I nutrienti bioregolatori ............................................................................................................. 1. L’acqua, componente fondamentale del nostro corpo .......................... 2. Le vitamine ............................................................................................................................................... 3. I sali minerali .......................................................................................................................................... FOCUS I disturbi alimentari .........................................................................................................................

234 235 235 237 238

Alimentazione sostenibile ...................................................................................................... 1. Che cos’è l’alimentazione sostenibile ....................................................................... 2. Le tre regole dell’alimentazione sostenibile ...................................................... 3. La dieta mediterranea a rischio estinzione ......................................................... 4. Alimentazione sostenibile in pratica ..........................................................................

240 240 241 242 243

lezione 1

ECO

lezione 5

...........................................................................................................................

244

alla prova ......................................................................................................

246

alla prova SE C’È DEL CIBO, PER QUANTO DURA? .............................

250

RIPASSIAMO CON LE MAPPE CONOSCENZE e ABILITÀ COMPETENZE CLIL

UNITÀ CORPO UMANO

A brief history of English food ....................................................................................... 251

L’APPARATO DIGERENTE

LEZIONI in ANTEPRIMA La disponibilità di cibo nel Nord e nel Sud del mondo Piramidi alimentari a confronto

La struttura delle proteine

I sali minerali Organizziamo un eco pic-nic

LEZIONI in MP3 Test interattivi

Mappa interattiva

Listening

LEZIONI in ANTEPRIMA

.........................................................................................

252

Le funzioni e la struttura dell’apparato digerente ............................... 1. I processi digestivi ............................................................................................................................ 2. L’assorbimento ..................................................................................................................................... 3. Come è fatto l’apparato digerente ................................................................................ 4. Gli enzimi ...................................................................................................................................................

254 254 255 256 256

La digestione

I processi meccanici della digestione ...................................................................... 1. La bocca ........................................................................................................................................................ 2. I denti .............................................................................................................................................................. 3. La prima digestione ........................................................................................................................ 4. La faringe e l’esofago ....................................................................................................................

258 258 258 260 260

Le fasi della deglutizione

I processi chimici della digestione ............................................................................... 1. Dall’esofago allo stomaco ....................................................................................................... 2. Il duodeno ................................................................................................................................................. 3. Fegato e pancreas ..............................................................................................................................

262 262 263 264

Un batterio da Nobel

lezione 1

lezione 2

lezione 3

INDICE

Il controllo della glicemia

L’assorbimento dei nutrienti .............................................................................................. 1. L’assorbimento nell’intestino tenue ............................................................................ 2. L’assorbimento nell’intestino crasso ........................................................................... FOCUS Le malattie dell’apparato digerente ......................................................................... lezione 4

...........................................................................................................................

272

alla prova ......................................................................................................

274

alla prova EDUCAZIONE DEL GUSTO .................................................................

278

RIPASSIAMO CON LE MAPPE CONOSCENZE e ABILITÀ COMPETENZE CLIL

266 267 268 270

A widespread food intolerance, celiac disease ..................................... 279

CLIL PROJECT The food pyramid ............................................................................................................ 280

PERCORSO di APPRENDIMENTO 5 UNITÀ CORPO UMANO

L’APPARATO RESPIRATORIO

282

Listening

A cavallo di una molecola di ossigeno

LEZIONI in ANTEPRIMA

286 286 288 288 290

Il percorso dell’aria ........................................................................................................................... 1. L’aria entra dal naso e dalla bocca ................................................................................. 2. L’aria percorre le vie respiratorie inferiori ............................................................. 3. I polmoni ..................................................................................................................................................... 4. Starnuti, tosse e... sbadigli .......................................................................................................

292 292 293 294 295

Il meccanismo della fonazione

lezione 3 La respirazione ....................................................................................................................................... 1. L’atto respiratorio .............................................................................................................................. 2. Gli scambi gassosi negli alveoli ........................................................................................ 3. La regolazione della respirazione ..................................................................................

296 296 298 298

Gli atti respiratori

COMPETENZE CLIL

300

LEZIONI in MP3

alla prova ......................................................................................................

302

alla prova MAL DI MONTAGNA ..............................................................................

304

Test interattivi

Diving reflex ............................................................................................................................................ 305

L’APPARATO CARDIOCIRCOLATORIO E L’APPARATO ESCRETORE

...............................................................................

306

L’apparato cardiocircolatorio ............................................................................................ 1. Le funzioni e la struttura dell’apparato cardiocircolatorio ................ 2. Il sangue ....................................................................................................................................................... 3. I globuli rossi .......................................................................................................................................... 4. I globuli bianchi ................................................................................................................................... 5. Le piastrine ...............................................................................................................................................

308 308 309 309 310 311

INDICE

La respirazione cellulare

...........................................................................................................................

lezione 1

Mappa interattiva

lezione 1 La respirazione e l’apparato respiratorio .......................................................... 1. La respirazione polmonare .................................................................................................... 2. La respirazione cellulare ........................................................................................................... 3. Gli organi dell’apparato respiratorio .......................................................................... FOCUS Le malattie dell’apparato respiratorio ..................................................................

CONOSCENZE e ABILITÀ

CORPO UMANO

Test interattivi

284

RIPASSIAMO CON LE MAPPE

LEZIONI in MP3

........................................................................

lezione 2

UNITÀ

Processi chimici a tappe

Mappa interattiva

Listening

LEZIONI in ANTEPRIMA La scoperta della circolazione sanguigna

I vasi sanguigni ....................................................................................................................................... 1. Dove scorre il sangue? ................................................................................................................ 2. Le arterie ..................................................................................................................................................... 3. Le vene .......................................................................................................................................................... 4. I capillari .......................................................................................................................................................

312 313 313 314 315

La circolazione del sangue ...................................................................................................... 1. Il cuore ........................................................................................................................................................... 2. Il ciclo cardiaco ..................................................................................................................................... 3. Le due circolazioni del sangue .......................................................................................... FOCUS Le malattie dell’apparato cardiocircolatorio ................................................................................................................................

316 316 317 318

lezione 4 L’apparato escretore ...................................................................................................................... 1. L’eliminazione dei rifiuti ........................................................................................................... 2. La struttura e le funzioni dell’apparato escretore ........................................ 3. I reni .................................................................................................................................................................. 4. Le funzioni dei reni ......................................................................................................................... FOCUS Le malattie dell’apparato escretore .........................................................................

322 322 323 323 324 326

lezione 2

lezione 3

UNITÀ CORPO UMANO

Un apparato a due circolazioni VIDEO

La salute del cuore Il bilancio idrico dell’organismo

328

LEZIONI in MP3

alla prova ......................................................................................................

330

alla prova SANGUE HIGH TECH ...............................................................................

334

Test interattivi

CONOSCENZE e ABILITÀ

CLIL

Il cuore sotto la lente

...........................................................................................................................

RIPASSIAMO CON LE MAPPE

COMPETENZE

320

I vasi sanguigni

A healthy heart .................................................................................................................................. 335

IL SISTEMA LINFATICO E IL SISTEMA IMMUNITARIO

.........................................................................

336

Il sistema linfatico .............................................................................................................................. 1. La linfa ........................................................................................................................................................... 2. Il sistema linfatico ............................................................................................................................. 3. Gli organi linfoidi ..............................................................................................................................

338 339 340 341

lezione 1

Mappa interattiva

Listening

LEZIONI in ANTEPRIMA Come si forma la linfa

Il sistema immunitario: le difese aspecifiche .............................................. 342 1. Le difese esterne ................................................................................................................................. 342 2. Le difese interne ................................................................................................................................. 344

La temperatura del corpo umano

lezione 3 Il sistema immunitario: le difese specifiche .................................................. 1. I linfociti ........................................................................................................................................................ 2. La risposta immunitaria ............................................................................................................ 3. L’immunità naturale ....................................................................................................................... 4. L’immunità artificiale .................................................................................................................... FOCUS CODING Le difese dell’organismo .................................................................................................

Le allergie

lezione 2

COMPETENZE

CLIL

Come si difende l’organismo

...........................................................................................................................

352

LEZIONI in MP3

alla prova ......................................................................................................

354

Test interattivi

RIPASSIAMO CON LE MAPPE CONOSCENZE e ABILITÀ

346 346 346 347 348 350

alla prova M ALATTIE INFETTIVE

E CAMBIAMENTI CLIMATICI

........................................................

Mappa interattiva

356

Defence strategies ......................................................................................................................... 357

Listening

COMPITO DI REALTÀ Progetto “Cuore in forma” .......................................................... 358 Dieci piccole regole per salvare la Terra! ................................................................................................... 360

INDICE

di APPRENDIMENTO

PERCORSO

PARTENZA!

SEGNALI DAL NOSTRO CORPO Guardiamo il video che descrive il percorso dell’ossigeno all’interno del nostro corpo, dalle prime vie aeree ai polmoni, fino alle cellule.

A cavallo di una molecola di ossigeno

Realizziamo un’indagine tra i nostri compagni di classe che ci permetta di raccogliere dati sulla frequenza respiratoria. MATERIALI

• un cronometro o un orologio con contasecondi • carta e penna per realizzare le tabelle di raccolta dati ESECUZIONE

1. Dividiamo la classe in piccoli gruppi. Scegliamo per ogni gruppo un compagno che compia le misurazioni con il cronometro e annoti i dati. 2. Prepariamo una tabella dove riportare gli atti respiratori di ogni compagno registrati in 60 secondi prima a riposo e poi sotto sforzo. 3. Misuriamo il numero di atti respiratori di ogni compagno a riposo e riportiamo i valori nella tabella. 4. Chiediamo a ogni compagno di eseguire 30 saltelli a piedi uniti e ripetiamo le misurazioni degli atti respiratori sotto sforzo. Completiamo la tabella con i dati raccolti.

Attività capovolta 1. In quale situazione gli atti respiratori sono più frequenti? 2. In quale, invece, lo sono meno? 3. Che cosa si avverte quando gli atti respiratori diventano più frequenti?

282

CORPO UMANO LE NOSTRE TAPPE

UNITÀ

Scopriremo quale relazione lega la respirazione polmonare alla respirazione cellulare e comprenderemo perché la respirazione è una funzione vitale per l’organismo. Descriveremo gli organi che formano l’apparato respiratorio e le loro funzioni e seguiremo il percorso dell’ossigeno nel corpo, dalle prime vie aeree fino alle cellule.

L’APPARATO CARDIOCIRCOLATORIO E L’APPARATO ESCRETORE Perché il sangue è così importante per il nostro organismo? Esamineremo la composizione del sangue e le caratteristiche dei vasi in cui scorre, e conosceremo il funzionamento del cuore. Ci occuperemo dei processi di eliminazione dei prodotti di rifiuto compiuti dagli organi dell’apparato escretore.

UNITÀ

ARRIVO!

L’APPARATO RESPIRATORIO

IL SISTEMA LINFATICO E IL SISTEMA IMMUNITARIO Il nostro corpo è sotto l’attacco continuo di potenziali nemici: virus, batteri, protozoi, funghi. Quali sistemi usa per difendersi? Conosceremo le prime barriere di difesa, pelle e mucose, e quelle specifiche per i diversi tipi di agenti patogeni che costituiscono la risposta immunitaria dell’organismo.

COMPITO DI REALTÀ Progetto “Cuore in forma” Organizzeremo una campagna pubblicitaria dedicata alla prevenzione delle malattie cardiocircolatorie. Realizzeremo fotografie, video, presentazioni digitali, cartelloni e dépliant per informare sulle cause delle più diffuse malattie cardiocircolatorie e sensibilizzare i nostri compagni, ma anche gli adulti, sulla necessità di adottare uno stile di vita che preveda attività fisica costante e una dieta sana ed equilibrata (pag. 358). COMPITO DI REALTÀ

UNITÀ

COOPERATIVE LEARNING

PROGETTO “Cuore

in forma”

Dalla salute del cuore dipende quella di tutto l’organismo, perché è grazie al cuore che il sangue raggiunge tutte le parti del corpo. Come ogni atleta deve essere allenato, anche il cuore deve essere “tenuto in forma” e curato per tutta la vita.

PERCORSO DELL’ESPERIENZA

COMPETENZE Adottare comportamenti responsabili nei confronti della propria salute. Conoscere anatomia e fisiologia dell’apparato cardiocircolatorio per mettere in atto azioni di prevenzione delle malattie che lo possono colpire.

Utilizzare diversi tipi di strumenti per ricercare informazioni. Saper organizzare un’attività di ricerca in gruppo. Collaborare con gli altri. Comunicare i risultati usando mezzi e supporti diversi. Ricercare sul web strumenti alternativi per la risoluzione di alcuni problemi.

ORGANIZZAZIONE DEL COMPI

iDivi Dividere la classe in gruppi asseg il compito da svolgere: descrizion cardiocircolatorio, illustrazione d malattie che corre, elenco degli e che controllano la salute del cuor sanguigni, ricerca delle informaz di primo soccorso, progettazione La prima fase del lavoro si svolge e comprende: la ricerca delle info

1 Organizziamo il lavoro dei g Dividiamo la classe in gruppi e s si occuperà ciascuno. 1° gruppo: si occupa della ricer materiali per illustra dell’apparato cardioc una presentazione. 2° gruppo: si occupa della ricer disturbi e malattie c il cuore e la circolazi riguardo agli effetti d scorretta; realizza un 3° gruppo: ricerca informazioni e sugli interventi chi salvare la vita di pers

L’attività fisica facilita la circolazione del sangue e favorisce la ricarica di ossigeno del muscolo cardiaco. Un’alimentazione corretta, povera di grassi animali che contengono colesterolo, mantiene la pressione del sangue ai giusti livelli e previene malattie come l’infarto e l’ictus. È importante che tutti conoscano come fare a prendersi cura del proprio cuore!

Collegare le conoscenze acquisite con i traguardi dichiarati nell’obiettivo 3 dell’Agenda 2030.

AGENDA 2030

COMPITO

• Organizzare una campagna informativa sulla salute dell’apparato cardiocircolatorio. • Realizzare cartelloni o presentazioni digitali che illustrino il funzionamento dell’apparato cardiocircolatorio, i rischi che corre quando adottiamo abitudini di vita scorrette e i comportamenti per mantenere il cuore sano. • Realizzare un dépliant che illustri le regole da seguire per mantenere il cuore in buona salute. • Progettare un incontro per illustrare in che modo intervenire in caso di infarto, con particolare attenzione alle manovre di rianimazione cardiopolmonare e all’uso dei defibrillatori semiautomatici e automatici esterni. STRUMENTI

• libro di testo ed eventuali altri testi di biologia • computer connessi a Internet • cartelloni • materiale di cancelleria • strumenti multimediali (LIM) per la presentazione del progetto

RIFLETTIAMO INSIEME

• Per quanto poco probabile, un a cardiocircolatorio può colpire an adolescenti: se il ritmo cardiaco entro 3-5 minuti i danni cerebra minimi. In caso di emergenza, c dobbiamo comportarci? • Pensi che sia utile imparare a usare il defibrillatore a scuola? • Abbiamo realizzato un dépliant per diffondere la cultura della cardioprotezione, da distribuire a tutti i partecipanti alla giornata di scuola aperta. Pensi che sia un mezzo efficace per una diffusione dell’educazione alla salute?

283

UNITÀ

L’APPARATO RESPIRATORIO lezione 1 FOCUS

CONOSCENZE E ABILITÀ Spiegare che cosa avviene durante la respirazione polmonare. Spiegare che cosa avviene durante la respirazione cellulare. Elencare e descrivere gli organi che formano l’apparato respiratorio. Descrivere le fasi dell’atto respiratorio. Descrivere il percorso compiuto dall’ossigeno dalle prime vie aeree fino alle cellule. Spiegare come è regolata la frequenza respiratoria.

A RESPIRAZIONE L E L’APPARATO RESPIRATORIO LE MALATTIE DELL’APPARATO RESPIRATORIO

lezione 2

IL PERCORSO DELL’ARIA

lezione 3

LA RESPIRAZIONE

LEZIONI in ANTEPRIMA

COMPETENZE Comprendere la relazione tra respirazione polmonare e respirazione cellulare. Essere consapevoli che la respirazione è legata alla produzione di energia dell’organismo. Adottare comportamenti corretti per mantenere in salute l’apparato respiratorio. Sviluppare la capacità di schematizzare processi e fenomeni. RIPASSIAMO CON LE MAPPE CONOSCENZE e ABILITÀ alla prova COMPETENZE alla prova Mal di montagna

CLIL Diving reflex

284

respirazione polmonare

respirazione cellulare

cavità nasali

TAG CLOUD

7. Segna con una crocetta la soluzione corretta. a. Il passaggio dell’ossigeno al sangue negli alveoli polmonari avviene per: 1 diffusione.

3 filtrazione.

2 osmosi.

4 soluzione.

b. Durante l’espirazione i muscoli intercostali: 1 si contraggono.

3 si rilassano.

2 si alzano.

4 si abbassano.

c. Quale tra i seguenti è il percorso dell’aria inspirata? 1 N aso, faringe, laringe, trachea, esofago, bronchi, bronchioli, alveoli polmonari. 2 N aso, bocca, faringe, laringe, trachea, bronchi, bronchioli, alveoli polmonari. 3 Bocca, faringe, esofago, bronchi, polmoni. 4 N aso, bocca, faringe, laringe, trachea, bronchi, bronchioli, polmoni. 8. Osserva il disegno e rispondi alle domande. a. Quale parte dell’apparato respiratorio è illustrata?

FOCUS

test

10. Segna con una crocetta se vero (V) o falso (F).

b. Quale processo mostra?

a. Il raffreddore è un’infezione delle prime vie respiratorie.

c. Che cosa rappresentano i pallini rossi?

b. La bronchite è provocata solo da batteri.

c. La rinite è una reazione allergica.

d. L’asma provoca difficoltà a respirare.

e. La pleurite colpisce la laringe.

f. Il fumo aumenta il rischio di tumori all’apparato respiratorio.

d. E i pallini blu?

CONOSCENZE E ABILITÀ ALLA PROVA

UNITÀ 1

303

UNITÀ

COMPETENZE

alla prova

MAL DI MONTAGNA Chi affronta imprese ad alta quota conosce bene l’ipossia, cioè l’improvvisa mancanza di ossigeno che ha obbligato i pionieri delle scalate sull’Himalaya a usare le bombole di ossigeno per raggiungere le vette. Le difficoltà di respirazione non sono dovute solo alla diminuzione delle molecole di ossigeno presenti nell’aria a elevate altitudini, ma alla differente pressione con la quale queste arrivano agli alveoli polmonari: infatti, se a livello del mare la pressione atmosferica è mediamente di 760 millibar, sulla vetta dell’Everest è appena di 236 millibar. Il “mal di montagna” si manifesta con un lieve mal di testa, ma una sensibilità personale alla quota, il freddo, il vento o la paura possono causare problemi anche gravi ai polmoni e al cervello. In questi casi la persona colpita deve essere rifornita di ossigeno e trasportata immediatamente a bassa quota per essere curata adeguatamente. Come fanno allora a sopravvivere le popolazioni del Tibet, che vivono sugli altopiani della catena himalayana a quote anche superiori a 4500 m? Se lo è chiesto un gruppo di scienziati che ha condotto una ricerca su queste popolazioni, riscontrando nel loro sangue un livello di emoglobina inferiore al normale. Si pensa che in tal modo i tibetani riescano a utilizzare l’ossigeno presente nell’aria in maniera più efficiente, senza manifestare policitemia, cioè una produzione abnorme di globuli rossi che si attiva nell’organismo in risposta a una carenza di ossigeno. Il segreto di queste popolazioni è nel DNA: i ricercatori hanno individuato un gruppo di 10 geni responsabili di questo adattamento ad alta quota, ma potrebbero esserci anche altri meccanismi fisiologici coinvolti nel processo, ad esempio un livello maggiore di ossido nitrico nel sangue, che aiuterebbe i tessuti a utilizzare più efficacemente

304

PERCORSO 5 UNITÀ 1

L’apparato respiratorio

l’ossigeno. Attraverso un processo di selezione naturale durato migliaia di anni, i tibetani hanno acquisito una serie di adattamenti che permette loro di vivere a elevate altitudini senza conseguenze. Prova a rispondere! 1. Come varia la composizione dell’aria salendo ad alta quota? 2. Quali sono i sintomi dell’ipossia? 3. Come bisogna intervenire nei confronti di qualcuno colpito da ipossia? 4. Quali sono stati i risultati della ricerca compiuta sulle popolazioni tibetane? Ricerca informazioni in rete. 1. Ricerca in rete, ma anche nel tuo libro di testo, il significato dei seguenti termini: � p olicitemia; � e dema polmonare; � e dema cerebrale; � i pertensione polmonare. 2. Il premio Nobel per la medicina 2019 è stato assegnato per gli studi sul comportamento delle cellule in relazione alla disponibilità di ossigeno. Ricerca chi sono i vincitori e che cosa hanno scoperto. © Casa Editrice G. Principato SpA

CLIL

CORPO UMANO

DIVING REFLEX

Listening

The diving reflex, also known as the mammalian diving reflex, is a set of physiological responses to immersion and is found in all air-breathing vertebrates. It is the innate ability to submerge for an extended time. Sperm whales make some of the longest dives achieved by mammals. They can stay underwater for up to 90 minutes and reach depths of up to 3,000 metres. An adult sperm whale can reach the depth of 1,500 metres in just 13 minutes. How is this possible? Sperm whales were hunted for the rich oily substance, called spermaceti, in their huge heads. This oil was used for many purposes and whaling greatly reduced the sperm whale population. When this oil cools it begins to solidify. This enables the whale to sink and remain immersed with a minimum expenditure of energy. SPERM The risks of decompression sickness and arterial WHALE gas embolism are well-known to scuba divers. However, sperm whales are able to emerge metres quickly by decreasing respiratory exchanges between their blood and lungs. Any nitrogen gas bubbles are intercepted by the rete mirabile, a complex of arteries and veins lying very close to each other, and are then eliminated.

KEY WORDS diving reflex riflesso di immersione sperm whale capodoglio scuba diver sub

– 3,000

RSION IMME N FREE A MA APNE D RECOR

COMPREHENSION EXERCISES

CLIL

–12tre5s

1. Answer the following questions.

b. How deep can sperm whales dive? c. What enables a sperm whale to make such deep dives? d. How do aquatic mammals avoid embolism?

COMPETENZE ALLA PROVA

UNITÀ 1

305

COMPETENZE ALLA PROVA

a. What is the diving reflex?

Fabio CALVINO Rita POLETTI Martina MIRABELLA

t u t ti i c on te nu ti digit ali anche in Re alt à A ume n tata

scienze GREEN per l’

CLIL Didattica inclusiva

Realtà aumentata

Flipped classroom

Coordinamento editoriale: Marco Mauri Progettazione editoriale e revisione scientifica: Marinella Torri Redazione: Marina Mansi, Edistudio Progetto grafico: Edistudio Impaginazione: Edistudio, Chiara Giuliani Copertina: Edistudio Ricerca iconografica: Martina Mirabella, Marina Mansi Disegni: Daniele Gianni Immagini di copertina: Shutterstock La rubrica Lezioni in anteprima e la stesura degli storyboard di alcuni video sono a cura della professoressa Chiara Amati. Si ringrazia la professoressa Janet Harmer per la revisione linguistica dei materiali in lingua inglese. La rubrica CLIL Project è a cura di Christina Cattaneo e Maria Vezzoli. La gamification Mission 2030 è realizzata da Eicon, Torino. Referenze iconografiche: ICP, Shutterstock, Ubcule, Wikipedia, Gregory F. Maxwell, www.sachikokodama.com, Swinburne Astronomy Productions/ESO, Anders Hellberg, Ralf Lotys (Sicherlich), Chmee2, ESA/Hubble & NASA, apod.nasa.gov, NASA / Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory / Southwest Research Institute, ESA/NASA, svs.gsfc.nasa.gov, NASA/JPL-Caltech, Rob Gutro, Senior Airman Joshua Strang, ESA, Osama Shukir Muhammed Amin FRCP(Glasg), www.findel-international.com, Bette Korber - Los Alamos National Laboratory, Karelj, Bae et al. Science 2017, Sanjay Acharya Tutte le altre immagini provengono dall’Archivio Principato. Per le riproduzioni di testi e immagini appartenenti a terzi, inserite in quest’opera, l’editore è a disposizione degli aventi diritto non potuti reperire, nonché per eventuali non volute omissioni e/o errori di attribuzione nei riferimenti.

Contenuti digitali Progettazione: Giovanna Moraglia, Marco Mauri Realizzazione: Alberto Vailati Canta, Giovanna Moraglia, Chiara Amati, Giuliano Mannini, Marta Bencich, bSmart labs ISBN 978-88-416-1417-4 Home 3 ISBN 978-88-6706-457-1 Home 3 sola versione digitale Prima edizione: gennaio 2020 Ristampe 2025 2024 VI V

2023 IV

2022 III

2021 II

2020 I

Printed in Italy © 2020 - Proprietà letteraria riservata. È vietata la riproduzione, anche parziale, con qualsiasi mezzo effettuata, compresa la fotocopia, anche ad uso interno o didattico, non autorizzata. Le fotocopie per uso personale del lettore possono essere effettuate nei limiti del 15% di ciascun volume dietro pagamento alla SIAE del compenso previsto dall’art. 68, commi 4 e 5, della legge 22 aprile 1941 n. 633. Le riproduzioni per finalità di carattere professionale, economico o commerciale o comunque per uso diverso da quello personale, possono essere effettuate a seguito di specifica autorizzazione rilasciata da CLEARedi (Centro licenze e autorizzazioni per le riproduzioni editoriali), corso di Porta Romana 108, 20122 Milano, e-mail autorizzazioni@clearedi.org e sito web www.clearedi.org. L’editore fornisce – per il tramite dei testi scolastici da esso pubblicati e attraverso i relativi supporti o nel sito www.principato.it – materiali e link a siti di terze parti esclusivamente per fini didattici o perché indicati e consigliati da altri siti istituzionali. Pertanto l’editore non è responsabile, neppure indirettamente, del contenuto e delle immagini riprodotte su tali siti in data successiva a quella della pubblicazione, dopo aver controllato la correttezza degli indirizzi web ai quali si rimanda.

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INDICE

Contenuti digitali

PERCORSO di APPRENDIMENTO 1

UNITÀ MATERIA

L’ELETTRICITÀ E IL MAGNETISMO

..............................................

lezione 1 I fenomeni elettrici ........................................................................................................................... 1. L’elettrizzazione per strofinio .............................................................................................. 2. L’elettrizzazione per contatto e per induzione ............................................... 3. Conduttori e isolanti ......................................................................................................................

18 18 20 20

lezione 2 La corrente elettrica ....................................................................................................................... 1. La differenza di potenziale ..................................................................................................... 2. I generatori di corrente elettrica ....................................................................................... 3. I circuiti elettrici ................................................................................................................................... 4. La resistenza elettrica e le leggi di Ohm ................................................................ visual Attento alla scossa ............................................................................................................................

22 23 24 24 24 26

lezione 3 Una casa ecosostenibile ............................................................................................................. 1. Tecnologie per migliorare il Pianeta ............................................................................ 2. Come è fatta l’etichetta energetica? ............................................................................ 3. L’evoluzione della lampadina ............................................................................................. 4. I LED stand-by ....................................................................................................................................... ECO visual L’ecoricarica ................................................................................................................................................

28 28 29 30 30 32

ECO

INDICE

Le caratteristiche delle onde

LEZIONI in ANTEPRIMA

Elettrizzazione per contatto La corrente elettrica

Chi consuma di più?

I fenomeni magnetici ..................................................................................................................... 1. Magneti naturali e magneti artificiali ......................................................................... 2. I poli magnetici .................................................................................................................................... 3. Il campo magnetico ........................................................................................................................

34 34 35 36

lezione 5 L’elettromagnetismo ...................................................................................................................... 1. La corrente elettrica genera un campo magnetico .................................... 2. L’elettrocalamita .................................................................................................................................. 3. L’induzione elettromagnetica .............................................................................................

38 38 39 40

lezione 4

...........................................................................................................................

LEZIONI in MP3

alla prova ......................................................................................................

Test interattivi

RIPASSIAMO CON LE MAPPE CONOSCENZE e ABILITÀ COMPETENZE

CLIL

UNITÀ MATERIA

La calamita terrestre

alla prova T RA FERRO, ORO E ARGENTO

NEL CELLULARE C’È UNA MINIERA

........................................

The magic of ferrofluids ......................................................................................................... 49

IL SUONO E LA LUCE

Mappa interattiva

Listening

LEZIONI in ANTEPRIMA

.............................................................................................................

lezione 1 Che cos’è il suono ................................................................................................................................ 1. Le sorgenti sonore ........................................................................................................................... 2. La propagazione del suono ................................................................................................... 3. Le onde sonore .................................................................................................................................... 4. Le caratteristiche di un’onda ...............................................................................................

52 52 53 53 54

lezione 2 Le caratteristiche dei suoni .................................................................................................. 1. Altezza, intensità e timbro dei suoni .......................................................................... 2. La velocità del suono .................................................................................................................... 3. La riflessione del suono ............................................................................................................. 4. La risonanza ............................................................................................................................................ ECO FOCUS L’inquinamento acustico ..........................................................................................................

56 56 58 58 59 60

Che cos’è la luce ..................................................................................................................................... 1. L’energia luminosa ........................................................................................................................... 2. La propagazione rettilinea della luce ......................................................................... 3. Sorgenti luminose e corpi illuminati .......................................................................... 4. Ombra e penombra ........................................................................................................................

62 62 62 63 64

Luce: onda o particelle?

Riflessione, diffusione e rifrazione della luce ............................................. 1. La riflessione della luce .............................................................................................................. 2. Gli specchi ................................................................................................................................................. 3. La diffusione della luce ............................................................................................................... 4. La rifrazione della luce ................................................................................................................ 5. Le lenti ...........................................................................................................................................................

66 66 67 67 68 69

Fenomeni ottici

lezione 5 I colori .................................................................................................................................................................. 1. La luce bianca ........................................................................................................................................ 2. La dispersione della luce .......................................................................................................... 3. I colori degli oggetti ........................................................................................................................ 4. La composizione dei colori ....................................................................................................

70 70 71 72 72

lezione 3

lezione 4

L’esperimento di Newton Lo spettro elettromagnetico I colori complementari

LEZIONI in MP3

alla prova ......................................................................................................

alla prova DAL CANNOCCHIALE DI GALILEO ALL’ELT ....................

Test interattivi

CONOSCENZE e ABILITÀ

CLIL

VIDEO

L’ecolocalizzazione dei pipistrelli

...........................................................................................................................

RIPASSIAMO CON LE MAPPE

COMPETENZE

Il campo di udibilità

Animals and sounds .................................................................................................................... 81

INDICE

Mappa interattiva

Listening

UNITÀ MATERIA

L’ENERGIA

...............................................................................................................................................................

lezione 1 Il lavoro e l’energia ............................................................................................................................ 84 1. Il lavoro .......................................................................................................................................................... 84 2. Lavoro ed energia ............................................................................................................................. 86

LEZIONI in ANTEPRIMA Energie nell’Universo

Le trasformazioni dell’energia .......................................................................................... 1. Il principio di conservazione dell’energia ............................................................. 2. Le macchine termiche ................................................................................................................. 3. Potenza e rendimento di una macchina ................................................................. FOCUS L’energia nucleare ..............................................................................................................................

88 88 90 90 92

Tanti tipi di energia

lezione 3 Le fonti di energia ............................................................................................................................... 1. Energia, un problema da affrontare ............................................................................. 2. Le fonti di energia non rinnovabili ............................................................................... 3. Le fonti di energia rinnovabili ............................................................................................ ECO visual L’energia in casa ....................................................................................................................................

94 94 94 95 98

Energie del futuro

lezione 2

ECO

...........................................................................................................................

100

LEZIONI in MP3

alla prova ......................................................................................................

102

alla prova RINNOVABILI, FACCIAMO IL PUNTO ...................................

106

Test interattivi

RIPASSIAMO CON LE MAPPE CONOSCENZE e ABILITÀ COMPETENZE CLIL

Greta Thunberg .................................................................................................................................. 107

Mappa interattiva

Listening

COMPITO DI REALTÀ Lo spettacolo di fine anno .......................................................... 108

PERCORSO di APPRENDIMENTO 2

UNITÀ TERRA

LA DINAMICA DELLA TERRA

110

.......................................................................

112

lezione 1 I vulcani ............................................................................................................................................................. 114 1. Che cos’è un vulcano .................................................................................................................... 114 2. I prodotti del vulcano ................................................................................................................... 114

INDICE

LEZIONI in ANTEPRIMA Dentro il vulcano

3. I tipi di eruzione e le forme dei vulcani ................................................................... 116 4. Il vulcanismo secondario .......................................................................................................... 117 FOCUS Italia, Paese di vulcani .................................................................................................................. 118 I terremoti ..................................................................................................................................................... 1. Le faglie ........................................................................................................................................................ 2. Che cos’è un terremoto .............................................................................................................. 3. Le onde sismiche ............................................................................................................................... 4. La misura dei terremoti .............................................................................................................. lezione 2

120 120 121 122 122

L’interno della Terra ........................................................................................................................ 124 1. Come conosciamo l’interno della Terra? ................................................................ 124 2. Un modello a gusci per l’interno della Terra ..................................................... 126 lezione 3

lezione 4 La deriva dei continenti e la tettonica a placche ................................... 1. I continenti si spostano .............................................................................................................. 2. L ’espansione dei fondali oceanici ................................................................................... 3. Le placche litosferiche ................................................................................................................. 4. Il “motore” delle placche ......................................................................................................... visual Dove si muove la litosfera .......................................................................................................

128 128 129 130 131 132

I fossili ................................................................................................................................................................. 1. Organismi di oggi e organismi del passato ........................................................ 2. La fossilizzazione .............................................................................................................................. 3. I metodi per datare le rocce ................................................................................................... 4. La scala dei tempi geologici ..................................................................................................

134 134 135 136 137

lezione 5

...........................................................................................................................

138

alla prova ......................................................................................................

140

RIPASSIAMO CON LE MAPPE CONOSCENZE e ABILITÀ COMPETENZE

TERRA

Vulcani nel mondo Come si origina un terremoto?

La formazione della Terra Viaggio al centro della Terra Oceani in espansione I camini idrotermali I margini delle placche

Come si formano i fossili

LEZIONI in MP3 Test interattivi

Mappa interattiva

..................................................................................

144

.......................................................................................................

145

..........................................................................................................................

146

I minerali ......................................................................................................................................................... 1. Una crosta di pochi elementi .............................................................................................. 2. La classificazione dei minerali ........................................................................................... 3. Le proprietà fisiche dei minerali ......................................................................................

148 148 150 150

La classificazione dei minerali

Le rocce .............................................................................................................................................................. 1. Che cosa sono le rocce ................................................................................................................ 2. Le rocce magmatiche .................................................................................................................... 3. Le rocce sedimentarie .................................................................................................................. 4. Le rocce metamorfiche ...............................................................................................................

152 152 152 153 154

Riconosciamo le rocce

156 156 156 157 157

Il paesaggio carsico

CLIL

UNITÀ

alla prova I L PARADOSSO DEL NUCLEO DELLA TERRA:

I geyser

PERCHÉ È SOLIDO?

What is plate tectonics?

LA COMPOSIZIONE DELLA LITOSFERA lezione 1

lezione 2

lezione 3 Le trasformazioni delle rocce ............................................................................................. 1. L’erosione .................................................................................................................................................... 2. L’azione della gravità ..................................................................................................................... 3. L’azione dell’acqua .......................................................................................................................... 4. L’azione del vento .............................................................................................................................

INDICE

Listening

LEZIONI in ANTEPRIMA

La scala di Mohs

Le rocce ignee Le rocce sedimentarie Le rocce metamorfiche

VIDEO

Le Dolomiti L’erosione delle acque selvagge

5. La sedimentazione .......................................................................................................................... 158 6. Il ciclo delle rocce .............................................................................................................................. 158 ...........................................................................................................................

160

alla prova ......................................................................................................

162

alla prova I L DISSESTO IDROGEOLOGICO IN ITALIA .....................

166

RIPASSIAMO CON LE MAPPE CONOSCENZE e ABILITÀ COMPETENZE CLIL

The Giant’s Causeway

..............................................................................................................

167

CLIL PROJECT Earthquakes ........................................................................................................................... 168

PERCORSO di APPRENDIMENTO 3

UNITÀ TERRA

DALL’UNIVERSO AL SISTEMA SOLARE

170

LEZIONI in MP3

Test interattivi

Mappa interattiva

Listening

Il Sistema solare

LEZIONI in ANTEPRIMA

.............................................................................................................

172

L’Universo intorno a noi ............................................................................................................ 1. Gli strumenti degli astronomi ............................................................................................ 2. La nostra posizione nell’Universo ................................................................................. 3. L’origine dell’Universo ................................................................................................................ 4. Come si misurano le distanze in astronomia ...................................................

174 174 175 176 177

Da Stonehenge al telescopio spaziale

Le stelle ............................................................................................................................................................. 1. Le galassie .................................................................................................................................................. 2. La nostra galassia .............................................................................................................................. 3. Come si classificano le stelle ................................................................................................ 4. Vita delle stelle ......................................................................................................................................

178 178 179 180 181

Nascita, vita e morte delle stelle

lezione 3 Il Sistema solare .................................................................................................................................... 1. L’origine del Sistema solare ................................................................................................... 2. Il Sole è la stella del Sistema solare ............................................................................. 3. I pianeti ......................................................................................................................................................... 4. Le comete e le meteore ..............................................................................................................

182 182 183 184 185

Missione su Marte

lezione 1

lezione 2

Il ciclo delle rocce

INDICE

VIDEO

La cometa Hale-Bopp

visual

I pianeti del Sistema solare ................................................................................................... 186

I movimenti dei corpi celesti ............................................................................................... 1. Due modelli per l’Universo ................................................................................................... 2. L e leggi che regolano i movimenti dei corpi celesti ................................. 3. Perché i pianeti ruotano attorno al Sole? ..............................................................

188 188 189 190

La Luna ............................................................................................................................................................... 1. Il satellite naturale della Terra ............................................................................................. 2. La superficie lunare ........................................................................................................................ 3. L’origine della Luna ........................................................................................................................ 4. I moti della Luna ................................................................................................................................ 5. Le fasi lunari ............................................................................................................................................ 6. Le eclissi .......................................................................................................................................................

192 192 193 193 194 194 195

lezione 4

lezione 5

...........................................................................................................................

196

alla prova ......................................................................................................

198

RIPASSIAMO CON LE MAPPE CONOSCENZE e ABILITÀ COMPETENZE

CLIL

UNITÀ TERRA

alla prova L ’ORIGINE DELLA LUNA: ECCO PERCHÉ ..........................................................

202

..............................................................................................................................

203

È COSÌ SIMILE ALLA TERRA

News from Mars

IL NOSTRO PIANETA, LA TERRA

.....................................................................................................................................................................

204

La forma della Terra ........................................................................................................................ 1. Il geoide, la vera forma della Terra ................................................................................. 2. Il reticolato geografico ................................................................................................................. 3. Le coordinate geografiche ...................................................................................................... 4. I punti cardinali .................................................................................................................................... FOCUS Un magnete al centro della Terra ................................................................................

206 206 207 208 208 210

lezione 2 La rotazione terrestre ................................................................................................................... 1. Tutti i movimenti della Terra .................................................................................................. 2. Il movimento di rotazione ...................................................................................................... 3. P erché il giorno solare e il giorno sidereo non hanno la stessa durata? .................................................................................................

212 212 213

La rivoluzione terrestre .............................................................................................................. 1. La Terra ruota attorno al Sole .............................................................................................. 2. Le conseguenze del movimento di rivoluzione ............................................ 3. L’alternarsi delle stagioni ..........................................................................................................

216 216 217 218

lezione 1

lezione 3

220

alla prova ......................................................................................................

222

alla prova U NA RETE DI SATELLITI PER ORIENTARCI ....................

226

CONOSCENZE e ABILITÀ COMPETENZE CLIL

Earth is not round

.........................................................................................................................

Dal modello geocentrico al modello eliocentrico

La formazione delle maree

Le fasi lunari

LEZIONI in MP3 Test interattivi

Mappa interattiva

Listening

LEZIONI in ANTEPRIMA Eratostene e la forma della Terra

Come funziona il GPS

215

...........................................................................................................................

RIPASSIAMO CON LE MAPPE

Le leggi di Keplero

227

LEZIONI in MP3 Test interattivi

Mappa interattiva

Listening

COMPITO DI REALTÀ Il laboratorio delle stelle ............................................................... 228 © Casa Editrice G. Principato SpA

INDICE

PERCORSO di APPRENDIMENTO 4

UNITÀ CORPO UMANO

IL SISTEMA NERVOSO E IL SISTEMA ENDOCRINO

230

232

lezione 1 La cellula nervosa ............................................................................................................................... 1. Stimoli e risposte ............................................................................................................................... 2. Il sistema nervoso ............................................................................................................................. 3. I neuroni ....................................................................................................................................................... 4. La trasmissione dell’impulso nervoso ......................................................................

234 234 234 235 236

lezione 2 Il sistema nervoso centrale ................................................................................................... 1. La struttura del sistema nervoso centrale ............................................................. 2. L’encefalo .................................................................................................................................................... 3. Il midollo spinale ...............................................................................................................................

238 238 239 241

Il sistema nervoso periferico .............................................................................................. 1. L’organizzazione del sistema nervoso ...................................................................... 2. Un sistema di collegamento ................................................................................................. 3. Il sistema nervoso volontario .............................................................................................. 4. Il sistema nervoso autonomo .............................................................................................. FOCUS Le malattie del sistema nervoso ....................................................................................

242 242 242 243 244 246

Videogame e pensiero

lezione 4 Il sistema endocrino ........................................................................................................................ 1. Le ghiandole endocrine ............................................................................................................. 2. Le relazioni tra sistema nervoso e sistema endocrino ........................... 3. Squilibri ormonali .............................................................................................................................

248 248 250 251

Il ritmo circadiano

lezione 3

CONOSCENZE e ABILITÀ COMPETENZE

CLIL

CORPO UMANO

I SENSI

L’impulso nervoso

Il cervello

La struttura del nervo

Il sistema ipotalamo-ipofisi

252

LEZIONI in MP3

alla prova ......................................................................................................

254

Test interattivi

alla prova NEURONI SPECCHIO, LA PIÙ GRANDE

SCOPERTA NEUROBIOLOGICA DEL ’900 È ITALIANA .....................................................................................................

The engine of our universe ................................................................................................ 259

260

lezione 1 Tatto, gusto e olfatto ..................................................................................................................... 1. Uno strano modello: l’homunculus sensoriale .................................................. 2. I recettori sensoriali ......................................................................................................................... 3. Il tatto ..............................................................................................................................................................

262 262 262 263

Mappa interattiva

258

....................................................................................................................................................................................

INDICE

Aiuto, c’è un ragno!

...........................................................................................................................

RIPASSIAMO CON LE MAPPE

UNITÀ

LEZIONI in ANTEPRIMA

.................................................................................

Listening

LEZIONI in ANTEPRIMA I recettori sensoriali

4. Il gusto ........................................................................................................................................................... 264 5. L’olfatto .......................................................................................................................................................... 265 lezione 2 La vista ............................................................................................................................................................... 1. L’occhio ......................................................................................................................................................... 2. La struttura interna dell’occhio ......................................................................................... 3. La retina ....................................................................................................................................................... 4. Il meccanismo della visione .................................................................................................. FOCUS I difetti della vista ...............................................................................................................................

266 266 267 268 269 270

L’udito e l’equilibrio ......................................................................................................................... 1. L’orecchio .................................................................................................................................................... 2. Come funziona l’orecchio ....................................................................................................... 3. Il senso dell’equilibrio ..................................................................................................................

272 272 274 275

lezione 3

...........................................................................................................................

276

alla prova ......................................................................................................

278

alla prova QUANDO I SENSI SI COMPENSANO .....................................

282

RIPASSIAMO CON LE MAPPE CONOSCENZE e ABILITÀ COMPETENZE CLIL

UNITÀ CORPO UMANO

Born to hear ............................................................................................................................................ 283

L’ORGANISMO SI RIPRODUCE

...............................................................

284

lezione 1 La riproduzione umana ............................................................................................................... 1. I gameti ......................................................................................................................................................... 2. I l numero dei cromosomi nelle cellule somatiche e nei gameti ............................................................................................................... 3. La meiosi .....................................................................................................................................................

286 286

L’apparato riproduttore maschile ............................................................................... 1. Gli organi esterni ............................................................................................................................... 2. Gli organi interni ............................................................................................................................... 3. I caratteri sessuali secondari nel maschio .............................................................

290 290 292 293

lezione 2

287 288

L’apparato riproduttore femminile ........................................................................... 294 1. Gli organi sessuali femminili ............................................................................................... 294 2. Il ciclo ovarico e il ciclo mestruale .................................................................................. 296 lezione 3

FOCUS

Le malattie a trasmissione sessuale ........................................................................ 298

Dalla fecondazione alla nascita ....................................................................................... 1. La fecondazione ................................................................................................................................. 2. La segmentazione e l’annidamento ............................................................................ 3. Da embrione a feto ......................................................................................................................... 4. Si completa la formazione degli organi .................................................................. 5. Il parto ............................................................................................................................................................ lezione 4

FOCUS

Controllare le nascite .................................................................................................................... 304 ...........................................................................................................................

306

alla prova ......................................................................................................

308

alla prova TUTTI I NUTRIENTI DEL LATTE MATERNO ......................

312

RIPASSIAMO CON LE MAPPE CONOSCENZE e ABILITÀ COMPETENZE CLIL

300 300 300 301 302 303

An irreplaceable food ................................................................................................................ 313

CLIL PROJECT Puberty ......................................................................................................................................... 314

INDICE

VIDEO

Equilibrio e coordinazione

LEZIONI in MP3 Test interattivi

Mappa interattiva

Listening

LEZIONI in ANTEPRIMA La meiosi

L’incontro di uno spermatozoo e di una cellula uovo

Come si formano i gemelli

Le fasi dello sviluppo embrionale

LEZIONI in MP3 Test interattivi

Mappa interattiva

Listening

PERCORSO di APPRENDIMENTO 5

UNITÀ VIVENTI

L’EVOLUZIONE DELLA VITA

316

...........................................................................

318

lezione 1 La teoria dell’evoluzione ........................................................................................................... 1. Prima di Darwin ................................................................................................................................. 2. L’ipotesi di Lamarck ....................................................................................................................... 3. Il viaggio di Darwin ........................................................................................................................ 4. L’evoluzione per selezione naturale ............................................................................ 5. I pilastri della teoria dell’evoluzione ........................................................................... FOCUS Nelle isole delle grandi tartarughe ............................................................................

320 320 320 321 322 323 324

L’origine delle specie ...................................................................................................................... 326 1. Le prove a favore dell’evoluzione .................................................................................. 326 2. Come nasce una nuova specie .......................................................................................... 328 lezione 2

lezione 3 La storia della vita .............................................................................................................................. 1. L’origine della vita ............................................................................................................................ 2. Dai batteri alla cellula eucariote ....................................................................................... 3. I principali eventi delle ere geologiche ....................................................................

330 330 331 332

lezione 4 Origine ed evoluzione della specie umana ...................................................... 1. L e somiglianze tra scimmie antropomorfe ed esseri umani .................................................................................................................................... 2. Dalle foreste alla savana ............................................................................................................ 3. I nostri più antichi progenitori ........................................................................................... 4. L’uomo che lavorava le pietre ............................................................................................. 5. Lo scopritore del fuoco ............................................................................................................... 6. La specie scomparsa ...................................................................................................................... 7. L’uomo moderno ...............................................................................................................................

334

...........................................................................................................................

338

alla prova ......................................................................................................

340

RIPASSIAMO CON LE MAPPE CONOSCENZE e ABILITÀ COMPETENZE

CLIL

INDICE

334 334 335 335 336 336 336

alla prova L E MIGRAZIONI MULTIPLE

DI HOMO SAPIENS DALL’AFRICA

............................................

LEZIONI in ANTEPRIMA Il viaggio di Darwin

Fringuelli famosi Dalla generazione spontanea alla biogenesi L’esperimento di Miller La scala cronostratigrafica L’evoluzione dei primati

VIDEO

L’uomo di Neanderthal

LEZIONI in MP3 Test interattivi

344

C.R. Darwin ............................................................................................................................................... 345

La storia del pianeta Terra

Listening

Mappa interattiva

UNITÀ VIVENTI

IL LINGUAGGIO DELLA VITA

........................................................................

346

Gli acidi nucleici: il DNA .............................................................................................................. 1. Il “libretto” delle informazioni genetiche ........................................................... 2. La molecola del DNA .................................................................................................................. 3. La duplicazione del DNA ........................................................................................................

348 349 349 350

La sintesi delle proteine ............................................................................................................ 1. DNA e proteine ................................................................................................................................... 2. La molecola dell’RNA .................................................................................................................. 3. Il codice genetico ............................................................................................................................... 4. La trascrizione, la sintesi dell’RNA messaggero ........................................... 5. La traduzione delle informazioni e la sintesi delle proteine ...........

352 353 353 354 354 355

lezione 3 Le leggi di Mendel ............................................................................................................................... 1. Il padre della genetica .................................................................................................................. 2. Il metodo di Mendel ...................................................................................................................... 3. Linee pure e ibridi ............................................................................................................................ 4. La prima legge di Mendel ....................................................................................................... 5. La seconda legge di Mendel ................................................................................................ 6. La terza legge di Mendel ..........................................................................................................

356 356 357 357 358 358 359

Geni e cromosomi ............................................................................................................................... 1. D ai fattori di Mendel ai geni ................................................................................................ 2. Cromosomi, alleli e caratteri ................................................................................................ 3. L’interpretazione delle leggi di Mendel ...................................................................

360 360 361 362

lezione 5 La genetica umana ............................................................................................................................ 1. I cromosomi che determinano il sesso .................................................................... 2. La determinazione del sesso ............................................................................................... 3. I caratteri mendeliani nella specie umana ........................................................... 4. Le malattie genetiche autosomiche.............................................................................. 5. Le malattie genetiche portate dai cromosomi sessuali .........................

364 364 365 365 366 366

lezione 6 Le biotecnologie .................................................................................................................................... 1. D alla selezione artificiale all’ingegneria genetica ........................................ 2. La tecnica del DNA ricombinante ................................................................................ 3. Gli OGM ..................................................................................................................................................... 4. La clonazione ......................................................................................................................................... FOCUS Staminali, cellule pronte a tutto ....................................................................................

368 368 369 370 371 372

lezione 1

lezione 2

lezione 4

...........................................................................................................................

374

alla prova ......................................................................................................

376

alla prova D NA SULLA SCENA DEL DELITTO .............................................

380

RIPASSIAMO CON LE MAPPE CONOSCENZE e ABILITÀ COMPETENZE CLIL

Genes and GMOs .............................................................................................................................. 381

LEZIONI in ANTEPRIMA

La sintesi delle proteine I meccanismi dell’ereditarietà

La nascita della genetica moderna

Il quadrato di Punnett Il Progetto Genoma Umano

I colori della pelle

Le biotecnologie

La pecora Dolly, il primo animale clonato

LEZIONI in MP3 Test interattivi

Mappa interattiva

Listening

COMPITO DI REALTÀ Una parete per l’Antropocene ............................................... 382 Dieci piccole regole per salvare la Terra! ................................................................................................... 384

INDICE

di APPRENDIMENTO

PERCORSO

PARTENZA!

UN PIANETA IN EVOLUZIONE Guardiamo il video per compiere un viaggio attraverso le tappe della storia del nostro pianeta.

La storia del pianeta Terra

Attività capovolta 1. A quando risale la nascita della Terra? 2. Quali sono state le prime forme di vita comparse sulla Terra? 3. In quale era sono comparsi gli organismi pluricellulari? Dove vivevano? 4. Quali sono state le conseguenze più importanti della diffusione dei vegetali sulle terre emerse? 5. Qual è stata l’era dei grandi rettili? 6. Quali sono stati gli eventi più importanti dell’era cenozoica?

Visitiamo il sito www.pikaia.eu dedicato all’evoluzione per conoscere le ultime scoperte degli studi evoluzionistici ottenute anche grazie al contributo della genetica.

316

VIVENTI LE NOSTRE TAPPE

UNITÀ

L’EVOLUZIONE DELLA VITA

ARRIVO!

Ricostruiremo le fasi fondamentali di una delle più importanti teorie della scienza moderna, la teoria dell’evoluzione. Capiremo in che modo si formano nuove specie di organismi, puntando l’attenzione sulla comparsa e sull’evoluzione della nostra specie. Sapremo anche perché i fossili sono fondamentali per la ricostruzione del passato della Terra.

IL LINGUAGGIO DELLA VITA Faremo la conoscenza di Gregor Mendel e dei suoi geniali esperimenti che hanno permesso di comprendere come si trasmettono i caratteri da una generazione all’altra. Entreremo all’interno della cellula dove si trovano i cromosomi che contengono i geni e conosceremo la composizione degli acidi nucleici. Descriveremo la duplicazione del DNA e la sintesi delle proteine, due importanti processi che regolano la vita della cellula. Faremo la conoscenza delle biotecnologie, le tecniche di manipolazione del DNA, e delle loro applicazioni.

COMPITO DI REALTÀ Una parete per l’Antropocene Lavoreremo insieme per realizzare a scuola una mostra fotografica dedicata all’Antropocene, il periodo della storia della Terra che stiamo vivendo. Scatteremo fotografie e raccoglieremo materiali per mostrare i segni che gli esseri umani stanno lasciando sul Pianeta e sensibilizzare tutti riguardo alla responsabilità che dobbiamo avere nei confronti della Terra (pag. 382). COMPITO DI REALTÀ

UNITÀ

COOPERATIVE LEARNING AGENDA 2030

Una parete per

l’Antropocene

Il termine Antropocene, proposto negli anni Ottanta del secolo scorso dal biologo Eugene F. Stoermer e dal chimico atmosferico e Premio Nobel Paul Crutzen, significa “era dell’uomo”. Sulla base dei risultati degli studi sui cambiamenti del sistema Terra, in particolare dell’atmosfera, gli scienziati ritengono che il nostro pianeta sia entrato in una nuova epoca della sua storia, caratterizzata dalle trasformazioni prodotte dalle attività umane. Faremo un lavoro di ricerca per raccogliere informazioni su questo argomento e realizzare una vera e propria lezione interattiva da tenere di fronte ai nostri compagni. Una volta informati, potremo progettare l’allestimento della parete di un’aula dedicata ai segni dell’Antropocene.

COMPITO

COMPETENZE

• Lavorare in gruppo per ricercare informazioni sull’Antropocene. • Realizzare cartelloni e presentazioni digitali che facciano da supporto a una lezione sull’argomento che sarà tenuta da un gruppo di studenti. • Allestire una parete sulla quale disporre fotografie, carte tematiche, cartelloni e anche opere artistiche ispirati ai temi dell’Antropocene.

Osservare, descrivere, analizzare fenomeni appartenenti alla realtà naturale e artificiale e riconoscere nelle loro varie forme i concetti di sistema e complessità. Collegare le conoscenze acquisite con i traguardi dichiarati negli obiettivi dell’Agenda 2030.

ORGANIZZAZIONE DEL COMPI

Dividere la classe in gruppi asseg il compito da svolgere: ricerca in (documentari, spezzoni di film) ch che cos’è l’Antropocene; selezione e articoli dedicati all’argomento t da testi e riviste scientifiche; real di una presentazione digitale per allestimento della parete.

Saper organizzare un’attività di ricerca in gruppo. Raccogliere e analizzare dati per costruire rappresentazioni di tipo diverso. Ricercare sul web informazioni, immagini, carte, diagrammi relativi al problema in esame. Collaborare con gli altri. Comunicare i risultati usando mezzi e supporti diversi.

STRUMENTI

• libro di testo ed eventuali altri testi scientifici • riviste di divulgazione scientifica • computer connessi a Internet • cartelloni • materiale di cancelleria • strumenti multimediali (LIM) per la presentazione dei contenuti della lezione

RIFLETTIAMO INSIEME

• Quale evento storico, secondo g considerato l’inizio dell’Antropoc • Perché l’Antropocene è direttam all’aumento della concentrazion nell’atmosfera? • Hai studiato che i geologi hanno della Terra basandosi sui fossili negli strati rocciosi: quali saran dell’Antropocene che potranno e rocce tra milioni di anni?

317

UNITÀ

L’EVOLUZIONE DELLA VITA lezione 1 FOCUS

CONOSCENZE E ABILITÀ Spiegare il fissismo e il creazionismo. Spiegare l’importanza e i limiti della teoria di Lamarck. Illustrare i punti principali della teoria di Darwin. Comprendere il concetto di evoluzione per selezione naturale. Conoscere le principali tappe della storia della vita sulla Terra.

lezione 2

LA TEORIA DELL’EVOLUZIONE NELLE ISOLE DELLE GRANDI TARTARUGHE L’ORIGINE DELLE SPECIE

lezione 3 LA STORIA DELLA VITA lezione 4 ORIGINE ED EVOLUZIONE DELLA SPECIE UMANA

LEZIONI in ANTEPRIMA

COMPETENZE Essere consapevoli che l’evoluzione agisce anche oggi su tutti gli organismi. Spiegare le numerose prove a sostegno della teoria dell’evoluzione. RIPASSIAMO CON LE MAPPE CONOSCENZE e ABILITÀ alla prova COMPETENZE alla prova Le migrazioni multiple di Homo sapiens dall’Africa

CLIL C.R. Darwin

318

VIVENTI

Ci interess

Un famoso biologo vissuto nel secolo scorso ha detto: «Nulla in biologia ha senso se non alla luce dell’evoluzione». ? é Sentiamo parlare continuamente di biodiversità come di un prezioso Perch patrimonio di vita da conservare e proteggere, ma per capire come mai esistano così tanti esseri viventi dalle forme più strane, capaci di vivere in ogni ambiente, anche in quelli più inospitali, è necessario comprendere i meccanismi con i quali l’evoluzione ha agito in passato e agisce ancora oggi. Le idee esposte nella teoria dell’evoluzione di Charles Darwin sono state più volte contestate, contrastate e discusse, ma hanno sempre ricevuto il sostegno di moltissime prove scientifiche che i ricercatori hanno raccolto negli ambiti più diversi, dai fossili, all’anatomia comparata fino allo studio del DNA. Per queste ragioni, dal punto di vista scientifico la teoria dell’evoluzione è oggi considerata un dato di fatto, anche se continua ancora la ricerca per capire più in dettaglio come agisca sui viventi.

lotta per l’esistenza scimmie antropomorfe

isolamento geografico

selezione naturale

brodo primordiale

Homo neanderthalensis Homo erectus

TAG CLOUD

b. Qual è il principio della teoria di Darwin che spiega questa situazione? c. Secondo la teoria dell’endosimbiosi, come avrebbero avuto origine le cellule eucariote?

14. I l disegno mostra la ricostruzione di un ambiente marino realizzata sulla base delle indicazioni fornite dallo studio dei fossili. Per stabilire a quale era corrisponde questa rappresentazione segna con una crocetta se vero (V) o falso (F).

FOCUS

a. L’ecosistema esisteva già nel Precambriano.

b. Gli organismi rappresentati sono tutti pluricellulari.

c. Sono visibili animali con il guscio.

test

16. Segna con una crocetta se vero (V) o falso (F).

a. Le isole Galápagos studiate da Darwin ospitavano solo rettili.

d. Gli animali rappresentati sono gli stessi V che popolano ancora oggi le acque.

e. Tra gli animali rappresentati ci sono anche le ammoniti.

b. I fringuelli delle Galápagos competono per il cibo.

c. La forma del becco di ogni fringuello è adattata per uno specifico nutrimento.

d. I fringuelli hanno occupato nicchie ecologiche diverse e nel tempo si sono create tante specie differenti.

f. Alcuni animali rappresentati erano verosimilmente dei predatori.

g. Sono riconoscibili dei rettili marini.

L’ecosistema rappresentato esisteva durante il . © Casa Editrice G. Principato SpA

CONOSCENZE E ABILITÀ ALLA PROVA

UNITÀ 1

343

UNITÀ

COMPETENZE

alla prova

COMPETENZA 3 ➜ COMPETENZA MATEMATICA E COMPETENZE IN SCIENZE, TECNOLOGIE E INGEGNERIA Capacità di applicare l’insieme delle conoscenze e delle metodologie per dare risposte ai desideri e ai bisogni degli esseri umani.

LE MIGRAZIONI MULTIPLE DI HOMO SAPIENS DALL’AFRICA

Le numerose scoperte avvenute in Asia nell’ultimo decennio mostrano che l’Homo sapiens raggiunse le parti più remote del continente, fino ad arrivare nel Sud-Est asiatico e in Oceania, prima di 60 000 anni fa: fossili di Homo sapiens scoperti in diversi siti nella Cina meridionale e centrale, ad esempio, sono stati datati tra 70 000 e 120 000 anni fa. Recenti studi genetici confermano che tutte le popolazioni attuali di non africani hanno avuto origine circa 60 000 anni fa da una singola popolazione ancestrale africana. Questo paradosso può essere risolto ipotizzando che circa 60 000 anni fa ci sia stata una migrazione di grandi dimensioni, che diede un enorme contributo al patrimonio genetico dei non africani, ma che fu preceduta da migrazioni più piccole, i cui contributi genetici sono meno evidenti, a cominciare già da 120 000 anni fa. Le prove genetiche mostrano inoltre che gli esseri umani moderni s’incrociarono con altri ominidi già presenti in Asia, come i Neanderthal e i denisovani, complicando la storia evolutiva della nostra specie. Le numerose interazioni con altre specie rendono complessa anche la ricostruzione della diffusione della cultura materiale degli esseri umani moderni, caratterizzata per esempio dalle innovazioni tecnologiche. Per spiegare come raggiunse l’arcipelago giapponese o l’Australia, per esempio, tradizionalmente si suppone che l’Homo sapiens fosse capace di costruire imbarcazioni e di navigare su lunghe distanze. Ma è probabile che questi movimenti siano stati influenzati anche dalle fluttuazioni climatiche e da trasformazioni ambientali, come l’abbassamento del livello dei mari.

344

PERCORSO 5 UNITÀ 1

L’evoluzione della vita

1. 2. 3. 4. 5. 6.

rova a rispondere! P Da quale area del mondo arrivava l’Homo sapiens? Che cosa è accaduto quando i sapiens hanno incontrato le popolazioni di ominidi già presenti nei territori? Quali sono le prove di questo incontro tra popolazioni di sapiens e ominidi? Che cosa si può affermare oggi riguardo alle origini di tutte le popolazioni non africane? È possibile che questi incontri con altre specie di ominidi abbiano influito sulla cultura dei sapiens? In che modo i cambiamenti ambientali possono aver influito sulle migrazioni dei sapiens? Puoi fare un confronto con le migrazioni attuali?

icerca informazioni in rete. R Nel testo si parla di ominidi chiamati denisovani. Fai una ricerca in rete sull’Homo di denisova, sulla località dove sono stati ritrovati i suoi resti e sul contributo che questa scoperta ha fornito alla ricostruzione dell’evoluzione della nostra specie.

43 000

300 000

32 000 45 000

40 000 40 000

55 000 1

Tratto e adattato da www.lescienze.it

000 - 90 20 0 00

120 000 - 70 000 200 000 > 33 000

45 000 70 000

65 000 45 000

Mappa delle migrazioni dell’Homo sapiens. Le frecce azzurre indicano i primi movimenti avvenuti tra 120 000 e 60 000 anni fa, le frecce rosse quelli tra 60 000 e 30 000 anni fa. © Casa Editrice G. Principato SpA

CLIL

VIVENTI

C.R. DARWIN

Listening

Charles Robert Darwin (1809-1882) developed the modern theory of evolution and proposed the principle of natural selection: species change over time and some adapt to their environment better than others. Darwin worked as a naturalist in the Galápagos Islands, where he studied animals 1 . While observing some species (tortoises 2 , mocking-birds, finches, etc.) he discovered that some of these animals could adapt to the environment better than others. Following these researches Darwin published his revolutionary book On the Origin of Species (1859) which explained the evolutionary process through the principle of natural selection.

1 Bartolomé Island in the Galápagos archipelago.

KEY WORDS principle principio over time col passar del tempo environment ambiente mocking-bird tordo beffeggiatore finch fringuello

1. True or false? a. Darwin worked in the Galápagos Islands.

b. He developed a fundamental theory on the evolution of species.

c. While he was in the Galápagos he studied birds, finches and tortoises.

d. According to Darwin’s theory of evolution species don’t change over time.

2 Galápagos tortoises.

COMPETENZE ALLA PROVA

UNITÀ 1

345

COMPETENZE ALLA PROVA

CLIL

COMPREHENSION EXERCISES

UNITÀ

IL LINGUAGGIO DELLA VITA

CONOSCENZE E ABILITÀ Descrivere la composizione e la struttura degli acidi nucleici. Descrivere il processo di duplicazione del DNA. Spiegare il codice genetico. Descrivere le fasi della sintesi delle proteine. Descrivere le caratteristiche dei cromosomi. Conoscere il significato dei termini usati in genetica: geni, alleli, fenotipo, genotipo. Enunciare le tre leggi formulate da Mendel. Conoscere alcune malattie genetiche portate dai cromosomi sessuali. Spiegare la tecnica del DNA ricombinante e la clonazione.

lezione 1

GLI ACIDI NUCLEICI: IL DNA

lezione 2

LA SINTESI DELLE PROTEINE

lezione 3

LE LEGGI DI MENDEL

lezione 4

GENI E CROMOSOMI

lezione 5

LA GENETICA UMANA

lezione 6

LE BIOTECNOLOGIE

FOCUS

STAMINALI, CELLULE PRONTE A TUTTO

LEZIONI in ANTEPRIMA

COMPETENZE Utilizzare il quadrato di Punnett per determinare la probabilità di genotipi e fenotipi. Risolvere semplici problemi di genetica. Essere consapevoli dell’importanza dei risultati ottenuti dalle biotecnologie. Utilizzare modelli e rappresentazioni simboliche per descrivere fenomeni e processi complessi. RIPASSIAMO CON LE MAPPE CONOSCENZE e ABILITÀ alla prova COMPETENZE alla prova DNA sulla scena del delitto

CLIL Genes and GMOs

346

alleli

sintesi delle proteine

Somigliare ai nostri genitori non ci stupisce, ma quando ci dicono che abbiamo qualche caratteristica di uno dei nostri nonni ? é o addirittura di qualche bisnonno la cosa può sembrare sorprendente. Perch È come se, di generazione in generazione, questa caratteristica fosse passata intatta fino a noi. In effetti è proprio così: i “pacchetti di istruzioni” relativi alle caratteristiche che ci contraddistinguono sono contenuti nei geni e ci sono stati trasmessi dai nostri genitori al momento del concepimento. Ciò che è straordinario è che in ognuna delle nostre cellule è contenuto l’insieme completo dei nostri geni, la nostra “carta di identità” genetica! Per questo, analizzando la composizione del DNA di qualsiasi cellula, è possibile risalire all’organismo a cui essa appartiene: è come possedere più o meno 100 mila miliardi di carte di identità!

VIVENTI

Ci interess

codice genetico tripletta

gene ingegneria

genetica

cromosoma

DNA

ricombinante

duplicazione

DNA

caratteri ereditari

TAG CLOUD

RNA

clonazione

347

LEZIONE

GLI ACIDI NUCLEICI: IL DNA

COSTRUIAMO UN MODELLO DI DNA

LAB TINKERING

La molecola del DNA ha una struttura piuttosto complessa che può essere paragonata a quella di una scala a pioli arrotolata a spirale. I pioli della scala sono formati dall’unione di due molecole organiche, le basi azotate, che si uniscono a due a due sempre allo stesso modo grazie a legami chimici. Realizza il modello e lo capirai! MATERIALI

˕˕due vecchi cavetti per computer ˕˕cannucce di plastica colorata che rappresentano il gruppo fosfato e il desossiribosio ˕˕mollette in plastica di quattro colori diversi che rappresentano le basi azotate ˕˕cartoncini rettangolari ESECUZIONE

1. Scegli delle cannucce dello stesso colore e tagliale in modo da ottenere pezzetti lunghi 5 cm. 2. Prendi una cannuccia, infilala su uno dei cavetti e falla scorrere fino al fermo. 3. Stabilisci a quale base azotata corrispondono le mollette di un certo colore. Ad esempio, le mollette gialle sono la base adenina, le mollette verdi sono la citosina, le mollette rosse la guanina e quelle rosa la timina. 4. Prendi una molletta colorata, ad esempio verde, e applicala sul cavetto alla parte superiore della cannuccia. 5. Infila una seconda cannuccia sul cavetto e falla scorrere fino alla molletta. 6. Applica una seconda molletta di colore diverso. Ripeti le operazioni fino alla fine del cavetto. 7. Con il secondo cavetto ripeti le stesse operazioni, ma fai attenzione ai colori. Alla molletta verde sul primo cavetto devi far corrispondere quella rossa sul secondo, alla molletta gialla sul primo fai corrispondere quella rosa sul secondo. 8. Scegli cartoncini dello stesso colore e ritaglia dei rettangoli delle dimensioni di 2 cm per 5 cm. 9. Quando hai completato i due cavetti, unisci tra loro le mollette corrispondenti pinzando i cartoncini.

Attività capovolta Dopo aver eseguito l’esperimento, rispondi alle domande. 1. P erché devi appaiare le mollette a due a due sempre nello stesso modo? 2. Che cosa rappresentano i rettangoli di cartoncino? 3. Che forma devi dare alla tua costruzione di mollette per renderla simile alla molecola di DNA?

348

PERCORSO 5 UNITÀ 2

Il linguaggio della vita

VIVENTI

1. IL “LIBRETTO” DELLE INFORMAZIONI GENETICHE

basi azotate A T C G basi azotate A T C G

In tutte le cellule è presente un importante database di informazioni scritte in un particolare linguaggio chimico: sono le informazioni genetiche. e informazioni genetiche forniscono alle cellule le istruzioni L necessarie per “costruire” un nuovo individuo con caratteristiche proprie.

La molecola che contiene tali informazioni è l’acido desossiribonucleico, o DNA.

2. LA MOLECOLA DEL DNA

acido fosforico acido fosforico

zucchero (desossiribosio) zucchero base (desossiribosio) azotata

nucleotide di DNA

base

Il DNA è una molecola biologica classificata tra gli acidi nucleici. Questo nome forniazotata 1 Un nucleotide sce due indicazioni: il suo sito, cioè il nucleo della cellula, e le caratteristiche acide. I nucleotidi e le basi azotate nucleotide di DNA Il DNA è un polimero, costituito da due lunghi filamenti, ciascuno formato dall’unione vengono rappresentati con figure di unità che si ripetono, i nucleotidi. Ogni nucleotide è formato da tre parti: geometriche di colori diversi. • una molecola di desossiribosio, uno zucchero; • una molecola di acidto fosforico; basi azotate A T C G una base azotata. • Le basi azotate nel DNA sono quattro: adenina (abbreviata con A), guanina (G), citosina (C) e timina (T). Esistono perciò quattro tipi diversi di nucleotidi a seconda della base azotata che contengono 1 . I nucleotidi di ogni filamento sono uniti tra loro attraverso la molecola di acido fosforico, mentre i due filamenti zucchero sono tenuti assieme da legami chimici che si stabiliscono acido (desossiribosio) fosforico sono casuatra due basi azotate 2 a . Questi legami non li, perché ogni base azotata può accoppiarsi solo con la base sua base complementare: l’adenina si unisce alla timina, a b azotata la guanina si unisce alla citosina. Si dice perciò che l’adefilamenti di nucleotidi nina è la base complementare della timinanucleotide e che ladi DNA guanina è la base complementare della citosina. Questa stretta corrispondenza tra le basi rende complementari 2 La struttura del DNA anche i due filamenti; ciò significa che se è nota la sea. Un tratto di due filamenti di DNA appaiati. b. La doppia elica del DNA. quenza di un filamento, conosciamo automaticamente anche la sequenza dell’altro. I due filamenti si arrotolano l’uno intorno all’altro a formare una doppia elica 2 b . Questa struttura può essere paragonata a una scala a pioli attorcigliata su se stessa 3 : i montanti laterali della scala sono i due filamenti di DNA costituiti dalla successione degli zuccheri e dei gruppi fosfato; i pioli sono formati dall’unione di due basi azotate complementari. KEY WORDS acido nucleico nucleic acid nucleotidi nucleotides

3 Una scala a pioli attorcigliata ricorda il modello a doppia elica del DNA.

Gli acidi nucleici: il DNA

LEZIONE 1

349

LEZIONE

1 La forma a doppia elica del DNA è stata scoperta nel 1953 dai biologi James Watson (1928) e Francis Crick (1916-2004), con il contributo fondamentale della chimica Rosalind Franklin (1920-1958) 4 . a

4 Gli scopritori della doppia elica del DNA

a. Watson e Crick fotografati accanto al modello della doppia elica. b. Rosalind Franklin.

5 Una lunga molecola impacchettata

La molecola del DNA è molto lunga: quella contenuta nelle cellule del corpo umano raggiunge la lunghezza di 2 metri! Come può un filamento di queste dimensioni stare all’interno del nucleo cellulare, che misura circa 6-9 micron? Per compattare il lungo filamento intervengono delle proteine, gli istoni. Gli istoni si legano strettamente al DNA e il complesso DNA-istoni si avvolge su se stesso formando una spirale 5 . Un ulteriore ripiegamento porta alla formazione di lunghe fibre, la cromatina, visibile nel nucleo della cellula. Quando la cellula si riproduce, le fibre di cromatina si compattano ulteriormente dando origine a strutture a forma di bastoncino, i cromosomi.

3. LA DUPLICAZIONE DEL DNA basi azotate complementari

complesso DNA-istoni

La complementarietà dei due filamenti del DNA permette alla molecola di formare una copia di se stessa, cioè di duplicarsi. Questo processo prende il nome di duplicazione o replicazione del DNA e avviene durante la mitosi. Quando una cellula si riproduce, si divide in due per dare origine a due nuove cellule figlie: ciascuna cellula figlia riceve una copia completa delle informazioni genetiche della cellula madre, perciò è necessario che la cellula originaria, prima di dividersi, duplichi il proprio DNA 6 . cromosoma

nucleo cellulare istoni

350

PERCORSO 5 UNITÀ 2

fibra di cromatina

Il linguaggio della vita

VIVENTI

a duplicazione del DNA è il processo con il quale la cellula duplica L il materiale genetico contenuto nel DNA per trasmetterlo alla generazione successiva.

Il DNA si duplica con estrema precisione e in media si verifica un errore ogni miliardo di coppie di basi: questi piccoli errori sono responsabili di mutazioni genetiche. Il risultato di una mutazione è che la nuova molecola di DNA non è più identica a quella dalla quale si è duplicata. 2. Le basi azotate che sporgono dai due filamenti servono da “stampo” per la formazione di altri due nuovi filamenti: i nucleotidi che sono liberi nel nucleo si appaiano con le basi complementari di ciascun filamento stampo (A con T e C con G).

6 Le tappe della duplicazione del DNA

molecola originaria del DNA

1. Un enzima rompe i legami tra le basi azotate complementari e separa i due filamenti di DNA, spostandosi lungo la doppia elica come se stesse aprendo una cerniera lampo.

3. L’enzima DNA polimerasi scivola lungo i due filamenti preesistenti di DNA e lega tra loro i nucleotidi.

nuovo filamento vecchio filamento

DNA polimerasi

4. Alla fine della duplicazione si sono formati due nuovi filamenti, complementari allo stampo e che si avvolgono a elica insieme ad esso.

nucleotidi

5. Le due doppie eliche che ne risultano sono identiche e costituite da un filamento vecchio e uno nuovo.

RISPONDO, RISOLVO, APPLICO Rispondi alle domande. 1. Che cosa significa la sigla DNA? 2. Come si chiamano le basi azotate del DNA? 3. Da quali parti è formato un nucleotide? 4. A quale base si appaia l’adenina? 5. Qual è il compito dell’enzima DNA polimerasi?

VERSO LE COMPETENZE

➜ LAVORARE IN GRUPPO ➜ UTILIZZARE NUOVE TECNOLOGIE PER COMUNICARE INFORMAZIONI

Dividetevi in piccoli gruppi e realizzate l’esperimento descritto nello SKILL BOOK. Stabilite quali fasi ciascun gruppo dovrà eseguire. Ogni gruppo può realizzare un video o scattare fotografie che documentino le diverse fasi dell’esperienza.

Gli acidi nucleici: il DNA

SKILL BOOK

LAB TINKERING BIOLOGIA MOLECOLARE IN CUCINA

LEZIONE 1

351

LEZIONE

LA SINTESI DELLE PROTEINE

UN CODICE DA DECIFRARE

ina

rin

pr oli

ina

tam

met

glu

Attività capovolta

A C U G ACU

leucin

triptofano

ist

A G G U C U A C CUG

C U G A UGA C AC a arginin

A = adenina G = guanina C = citosina U = uracile

ig ar

ina

C U GA

G U A C isoleucina

lisi

A G UC

ionin a

Osserva bene il disegno a fianco.

ina

serin

ESECUZIONE

tre

arginina

C U U G A G C U G A A

leuc

rti

ido ac ico n mi

tam

glicina

glu

fenilalanin

LAB

Il codice segreto con il quale gli acidi nucleici comunicano con le proteine è stato scoperto dagli scienziati Marshall Nirenberg (1927-2010) e Gobind Khorana (1922-2011). Gli scienziati hanno capito che a una o più combinazioni di tre basi azotate corrisponde uno specifico amminoacido. Per i risultati delle loro ricerche Nirenberg e Khorana hanno ricevuto nel 1968 il premio Nobel per la medicina. Nel disegno di questa pagina è rappresentato un sistema pratico e veloce per passare dal linguaggio delle basi azotate a quello degli amminoacidi e viceversa. Le basi azotate sono quelle che compongono il DNA, a eccezioG UCA UC AG U G ne dell’uracile che sostituisce la A CA ina ala C os timina nella molecola di un alr i nin G t U a G U tro acido nucleico, l’RNA, reA C top sponsabile della costruzione C A s G U degli amminoacidi. ina ciste G U v alina Vuoi provare a usare il codiC A p ce segreto delle cellule? C A sto

Dopo aver esaminato il disegno, rispondi alle domande. 1. 2. 3. 4.

352

uali amminoacidi corrispondono a una sola combinazione di tre basi? Q Quante combinazioni di tre basi azotate corrispondono alla prolina? Quali combinazioni di basi corrispondono all’informazione di STOP? Perché la maggior parte degli amminoacidi corrisponde a più combinazioni di tre basi? Sei capace di formulare una possibile spiegazione?

PERCORSO 5 UNITÀ 2

Il linguaggio della vita

VIVENTI

1. DNA E PROTEINE

1 La struttura dell’RNA

Le proteine svolgono ruoli importanti nel nostro organismo: sono i “mattoni da costruzione” delle cellule, attivano e controllano tutte le reazioni chimiche che rendono possibile la vita delle cellule. Anche tutte le caratteristiche di una persona dipendono da specifiche proteine, che sono prodotte sulla base delle informazioni contenute nel DNA. DNA e proteine, tuttavia, sono molto diversi dal punto di vista chimico: la molecola di DNA è formata da una sequenza di nucleotidi, mentre le proteine sono formate da lunghe catene di amminoacidi, legati tra loro in una precisa sequenza: in che modo i due linguaggi chimici possono comunicare tra di loro? basi azotate A U C G

I mattoni per formare una nuova proteina, cioè gli amminoacidi, sono presenti nel citoplasma della cellula e provengono dalla demolizione delle proteine contenute nei cibi. Le informazioni necessarie per costruire correttamente la proteina, invece, sono contenute nel DNA, all’interno del nucleo. La molecola che mette in comunicazione il nucleo con il citoplasma portando le informazioni per assemblare le proteine è un altro acido nucleico, l’acido ribonucleico, o RNA. Come il DNA, anche l’RNA è formato da una sequanza di nucleotidi, ma la molecola è costituita da un solo filamento; lo zucchero nei nucleotidi è il ribosio; le basi azotate sono adenina, guabasi azotate nina, citosina e al posto della timina è presente l’uracile (U) 1 . A U C G

Nelle cellule sono presenti tre tipi di RNA ognuno con una specifica funzione 2 : • l’RNA messaggero (o mRNA), che porta l’informazione del DNA dal nucleo al citoplasma; • l’RNA ribosomiale (o rRNA), che è il costituente fondamentale dei ribosomi; • l’RNA di trasferimento (o tRNA), presente nel citoplasma, che trasporta gli amminoacidi sui ribosomi. Esistono 20 tipi di tRNA, uno per ogni amminoacido.

subunità maggiore

basi azotate A U C G

acido fosforico

zucchero (ribosio) base azotata

nucleotide di RNA

acido fosforico

zucchero (ribosio) base azotata

nucleotide di RNA

c sito di legame per il tRNA

sito di legame per l’mRNA

tripletta che si lega a uno specifico amminoacido

subunità minore

2 I tre tipi di RNA anticodone che si lega a una tripletta dell’mRNA

La sintesi delle proteine

z (

nucleoti

2. LA MOLECOLA DELL’RNA

a. Le quattro basi azotate. b. La struttura di un nucleotide. c. Il filamento di RNA.

a. RNA messaggero. b. RNA ribosomiale. c. RNA di trasferimento. LEZIONE 2

353

LEZIONE

2 3. IL CODICE GENETICO

seconda base azotata UUU U

UUC UUA UUG

C Phe Leu

prima base azotata

CUU C

CUC CUA

Leu

UCU

UAU

UCC

UAC

UCA

Ser

GUC

CGU

CCC CCA

GUA GUG

ACC ACA

Val

CAU Pro

CAC CAA AAU

GUU

CCU

ACU

met o inizio

Cys

Trp G

AUU AUA

UGC

UAG stop UGG

CAG

Ile

Tyr

UGU

UCG

CCG

AUC

UAA stop UGA stop

CUG

AUG

Thr

AAC AAA

ACG

AAG

GCU

GAU

GCC GCA

Ala

GCG

3 Il codice genetico

La tabella riporta i 64 codoni di RNA e gli amminoacidi corrispondenti. Phe = fenilalanina Leu = leucina Ile = isoleucina Met = metionina Val = valina Ser = serina Pro = prolina Thr = treonina Ala = alanina Tyr = tirosina His = istidina Gln = glutammina Asn = asparagina Lys = lisina Asp = acido aspartico Glu = acido glutamminico Cys = cisteina Trp = triptofano Arg = arginina Gly = glicina

GAC GAA GAG

His Gln Asn Lys

Asp Glu

CGC CGA

Arg

AGC AGA AGG

Ser Arg

GGA GGG

U C A G U

GGU GGC

A G

CGG AGU

Gly

C A

terza base azotata

Il DNA può essere paragonato a un “linguaggio” in cui, invece delle lettere dell’alfabeto, si usano i nucleotidi. Si tratta dunque di un alfabeto formato solo da quattro lettere: A, T, G e C. Le proteine invece utilizzano un linguaggio in cui le lettere dell’alfabeto sono i 20 amminoacidi esistenti in natura. Perciò non è possibile che a un singolo nucleotide corrisponda un amminoacido. Anche due coppie di nucleotidi non bastano per indicare tutti e 20 gli amminoacidi, perché le combinazioni possibili sono solamente 16; di conseguenza rimangono esclusi 4 amminoacidi. Per specificare i 20 amminoacidi sono necessari tre nucleotidi, cioè una tripletta o codone: infatti, prendendo i nucleotidi tre a tre, si ottengono 64 triplette diverse. a corrispondenza tra le diverse triplette L e gli amminoacidi costituisce il codice genetico.

Il codice genetico è formato dalla sequenza di 3 basi azotate (le triplette), ciascuna delle quali corrisponde a (codifica per) un amminoacido 3 . 64 triplette sono eccessive per 20 amminoacidi: il fatto è che ogni amminoacido è rappresentato da più di una tripletta. Tre delle 64 triplette, inoltre, non corrispondono a nessun amminoacido, ma segnano la fine della catena proteica; una tripletta, invece, funziona da segnale d’inizio ed è associata all’amminoacido metionina. Si dice che il codice genetico è ridondante, perché più triplette possono corrispondere a un singolo amminoacido. Il codice genetico è anche universale: ogni tripletta porta le informazioni per la sintesi di un determinato amminoacido in qualunque essere vivente.

4. LA TRASCRIZIONE, LA SINTESI DELL’RNA MESSAGGERO Come si costruisce una proteina? La figura 4 riassume schematicamente tutto il processo. L’informazione contenuta nel DNA viene riprodotta sull’RNA messaggero con un meccanismo simile a quello della duplicazione del DNA. Il tratto della doppia elica di DNA che porta le informazioni per una determinata proteina si apre e su uno dei due filamenti si agganciano i nucelotidi di RNA presenti. In questo processo, il filamento di DNA funziona da stampo. Su un filamento di DNA viene perciò trascritto un filamento complementare di mRNA. a trascrizione è il passaggio L dell’informazione dal DNA all’RNA messaggero.

Quando la trascrizione è terminata, l’mRNA si stacca dal filamento di DNA, che si chiude. La doppia elica si ricompone. 354

PERCORSO 5 UNITÀ 2

Il linguaggio della vita

KEY WORDS tripletta triplet codone codon codice genetico genetic code trascrizione transcription traduzione translation

VIVENTI

5. LA TRADUZIONE DELLE INFORMAZIONI E LA SINTESI DELLE PROTEINE

DNA

nucleo

L’mRNA esce dal nucleo attraverso i pori della membrana nucleare, si muove nel citoplasma e va a fissarsi sui ribosomi. A questo punto entrano in gioco le molecole di tRNA. Le triplette presenti sul tRNA si legano al corrispondente amminoacido. La molecola di tRNA con il suo amminoacido si aggancia grazie all’anticodone alla tripletta complementare dell’mRNA. I vari amminoacidi allineati si saldano tra di loro, formando la proteina richiesta che, una volta completata, abbandona il ribosoma. a traduzione è il processo di L costruzione di una proteina sulla base delle informazioni contenute nell’RNA messaggero.

TRASCRIZIONE

poro nucleare

ribosoma

mRNA citoplasma

tRNA amminoacido

TRADUZIONE

amminoacidi

liberi Il messaggio dell’mRNA, scritto come sequenza di triplette, viene tradotto in una sequenza di amLa sintesi minoacidi, cioè in una determinata proteina. Ogni delle proteine cellula contiene l’intero patrimonio genetico, ma solo i tratti di DNA che servono davvero alla cellula vengono trascritti nell’mRNA. Ad esempio, il segmento che codifica per le proteine actina e miosina necessarie nella contrazione muscolare viene trascritto solo nelle cellule muscolari.

proteina in formazione

4 La sintesi delle proteine

RISPONDO, RISOLVO, APPLICO Collega i termini con la definizione corretta.

1 Codone 2 Codice genetico 3 RNA 4 Trascrizione 5 Traduzione

VERSO LE COMPETENZE

a Acido ribonucleico. b Passaggio dell’informazione dal DNA all’mRNA. c Sequenza di tre nucleotidi. d Processo di costruzione di una proteina sulla base delle informazioni contenute nell’mRNA. e Corrispondenza tra i codoni e gli amminoacidi.

1: 2: 3: 4: 5:

➜ RICAVARE INFORMAZIONI DALL’ANALISI DI UNO SCHEMA

Osserva con attenzione la figura 4 . Rispondi alle domande.

1. Dove sono contenute le informazioni per la sintesi di una particolare proteina? 2. Dove avviene la fase di trascrizione? 3. Quale funzione svolge l’mRNA? 4. Su quale organulo cellulare avviene la fase di traduzione? 5. Quale funzione svolge il tRNA? © Casa Editrice G. Principato SpA

La sintesi delle proteine

LEZIONE 2

355

LEZIONE

LE LEGGI DI MENDEL Attività capovolta

VIDEO

Guarda il video e rispondi alle domande. 1. Perché Mendel ha scelto la pianta di pisello per i suoi esperimenti? 2. Che cosa presenta un organismo di linea pura? 3. Quale caratteristica della pianta di pisello ha sfruttato Mendel per ottenere delle linee pure? 4. Quali sono le caratteristiche delle piante di prima generazione filiale? 5. Che cosa ottiene Mendel facendo autofecondare le piante della generazione F1? 6. Quali caratteri sono stati chiamati “dominanti” da Mendel? E quali “recessivi”? I meccanismi dell’ereditarietà

KEY WORDS genetica genetics

1 Gregor Mendel (1822-1884).

1. IL PADRE DELLA GENETICA Seconda metà dell’Ottocento: mentre Charles Darwin, nella tranquillità della sua casa di campagna, elabora la teoria dell’evoluzione, nell’orto del monastero di Brno, in Moravia, il monaco Gregor Mendel esegue i suoi esperimenti sulle piante di pisello per comprendere come si trasmettono i caratteri ereditari 1 . I due grandi scienziati vivono nello stesso periodo storico ma non si incontrano mai: Mendel, però, legge i libri di Darwin, mentre Darwin non viene mai a conoscenza dei risultati delle sperimentazioni di Mendel, che, probabilmente, gli avrebbero permesso di risolvere il punto debole della sua teoria, cioè l’ereditarietà dei caratteri. Allora si pensava che le caratteristiche di un organismo fossero il risultato del rimescolamento dei caratteri dei genitori, che potevano passare ai figli miscelati in proporzioni variabili. Mendel, invece, elabora l’ipotesi che i caratteri ereditari siano determinati da “fattori” che passano dai genitori ai figli come unità distinte, stabili e indipendenti. Nel 1866 Mendel pubblica Esperimenti sulle piante ibride, l’opera nella quale espone le conclusioni delle sue osservazioni compiute su più di 28 000 piantine di pisello. Il libro non ha successo e la maggior parte degli scienziati non comprende le idee di Mendel: il suo lavoro viene riscoperto solo nel 1900. Oggi Mendel è ritenuto il fondatore di una nuova branca della biologia, la genetica. a genetica è la branca della biologia che studia i meccanismi con L cui i caratteri ereditari sono trasmessi da una generazione all’altra.

356

PERCORSO 5 UNITÀ 2

Il linguaggio della vita

VIVENTI

2. IL METODO DI MENDEL Gregor Mendel affronta lo studio della trasmissione dei caratteri ereditari utilizzando i criteri del metodo scientifico.

2 La pianta di pisello odoroso può avere fiori rossi (a) o bianchi (b).

■ LA SCELTA DELL’ORGANISMO DA USARE NEGLI ESPERIMENTI Mendel sceglie la pianta di pisello, Pisum sativum, perché offre molti vantaggi: è facile da coltivare, cresce e si riproduce rapidamente. Inoltre ne esistono diverse varietà con caratteri ben definiti: piante con il fusto lungo e piante con il fusto corto, con i fiori rossi e con i fiori bianchi 2 , con i semi lisci e con i semi rugosi 3 . ■ LA SCELTA DEL METODO DI OSSERVAZIONE Lo scienziato decide di osservare un carattere per volta della pianta di pisello, in modo da interpretare con chiarezza i risultati ottenuti dagli incroci.

■ L A RIPETIZIONE DEGLI ESPERIMENTI PER OTTENERE IL MAGGIOR NUMERO DI RISULTATI POSSIBILI Per ogni incrocio Mendel fa in modo di ottenere tantissime piantine per verificare i risultati in un gran numero di casi. ■ L’INTERPRETAZIONE MATEMATICA DEI RISULTATI Mendel interpreta i risultati ottenuti facendo uso della statistica e del calcolo delle probabilità, per arrivare a formulare delle leggi che spieghino la regolarità della trasmissione dei caratteri ereditari. colore del fiore

colore del seme

colore del baccello

forma del baccello b

rosso

giallo

verde

forma del seme verde bianco

liscio

pieno

irregolare

rugoso

lunghezza dello stelo

lungo

giallo

corto

posizione dei fiori

assiale

terminale

3 I caratteri della pianta di pisello

3. LINEE PURE E IBRIDI La pianta di pisello presenta un’altra caratteristica vantaggiosa: l’autoimpollinazione. Nei fiori gli stami e i pistilli sono completamente avvolti dai petali, perciò il polline di un fiore può facilmente fecondare gli ovuli dello stesso fiore. Quando l’autofecondazione si ripete per molte generazioni si ottengono piante di linea pura, cioè piante che presentano sempre gli stessi caratteri. © Casa Editrice G. Principato SpA

Le leggi di Mendel

LEZIONE 3

357

LEZIONE

Si rimuovono le antere di un fiore. 1

piante di linea pura

Si sviluppa un baccello contenente i semi.

Con un pennellino, si cosparge sul pistillo il polline prelevato da un altro fiore.

Mendel era un abile botanico e sapeva in che modo praticare l’impollinazione incrociata per impedire l’autoimpollinazione. Per ottenere un incrocio tra piante di pisello con caratteristiche diverse, ad esempio piante di linea pura con i fiori rossi e piante di linea pura con i fiori bianchi, si comportava in questo modo 4 : dai fiori di una pianta toglieva le antere prima che su di esse maturasse il polline e poi, mediante l’uso di un pennellino, cospargeva i fiori privati delle antere con il polline dell’altro tipo di pianta da lui scelta. In questo modo otteneva degli ibridi, figli di genitori di due diverse linee pure che presentavano solo alcuni caratteri.

4. LA PRIMA LEGGE DI MENDEL

Mendel era interessato a osservare i risultati dell’impollinazione incrociata. Per questa ragione incomincia i suoi esperiI semi menti incrociando tra loro due piante di linea pura che prevengono sentano due forme distinte di uno stesso carattere: ad piantati. esempio, piante di pisello che da molte generazioni hanno solo fiori rossi e piante di pisello che da molte generazioni hanno solo fiori bianchi. Egli chiama queste piante generazione parentale e le indica con il simbolo P. Successivamente chiama gli ibridi prodotti dall’incrocio prima generazione filiale e li indica con il simbolo F1. Al momento della fioritura, Mendel osserva che i fiori della generazione F1 sono tutti uguali e di colore rosso. Mendel definisce dominante il carattere “colore del fiore rosso” che si manifesta nella prima generazione e recessivo il carattere “colore del fiore bianco” che non compare. Ripete lo stesso esperimento per altri caratteri (seme liscio e seme rugoso, seme giallo e seme verde, fusto lungo e fusto corto) e ottiene sempre lo stesso risultato: uno compare nella pianta e l’altro no. Sulla base di queste osservazioni, Mendel formula la prima legge dell’ereditarietà o legge della dominanza 5 . 4

ibridi

4 L’impollinazione incrociata

a prima legge di Mendel afferma che incrociando individui L appartenenti a linee pure che differiscono per un carattere, si ottengono individui che presentano uno solo dei caratteri, quello dominante, mentre quello recessivo non si manifesta. P

fiore fiore rosso x bianco

5 Prima legge di Mendel

Dall’incrocio tra due linee pure, una con fiori bianchi e una con fiori rossi, nascono piante con fiori rossi. Il simbolo x indica che c’è stato un incrocio.

358

PERCORSO 5 UNITÀ 2

5. LA SECONDA LEGGE DI MENDEL Mendel prosegue i suoi esperimenti e lascia che le piante della prima generazione si autofecondino. La seconda generazione filiale, indicata con il simbolo F2, risulta composta all’incirca per il 75% da piante che presentano il carattere dominante (fiore rosso, seme giallo e liscio) e per il 25% da piante in cui compare il carattere recessivo (fiore bianco, seme verde e rugoso). Mendel formula allora la seconda legge dell’ereditarietà o legge della segregazione dei caratteri ereditari 6 . a seconda legge di Mendel afferma che negli individui della L seconda generazione filiale i due caratteri compaiono secondo il rapporto costante 3 : 1.

Il linguaggio della vita

VIVENTI

Per spiegare i risultati ottenuti Mendel formula alcune ipotesi, confermate da successivi risultati sperimentali: • in ogni pianta di pisello c’è una coppia di fattori cui corrisponde un determinato carattere (ad esempio il colore del fiore); • i due fattori presenti in una pianta si separano quando vengono prodotti i gameti (polline e ovuli), perciò ogni gamete riceve un solo fattore; • per ogni coppia di fattori che determina un carattere della pianta di pisello ce n’è sempre uno dominante e uno recessivo.

F2 fiori rossi

fiore bianco

6 Seconda legge di Mendel

6. LA TERZA LEGGE DI MENDEL Mendel realizza altri esperimenti in cui incrocia due piante di pisello di linea pura che presentano, rispettivamente, due caratteri dominanti, ad esempio semi gialli e lisci, e i due caratteri recessivi, cioè semi verdi e rugosi. Come previsto dalla prima legge, Mendel ottiene una prima generazione interamente composta da piante con i semi gialli e lisci, cioè con entrambi i caratteri dominanti. Lascia che queste piante si autofecondino e attende la maturazione dei frutti delle piante di generazione F2: su 356 semi prodotti, 315 sono gialli e lisci, 102 sono gialli e rugosi, 108 sono verdi e lisci, mentre solo 32 sono verdi e rugosi. I risultati di questo esperimento indicano che, incrociando due piante ibride, si ottengono una parte di esemplari con entrambi i caratteri dominanti, una parte con caratteri dominanti e recessivi combinati in un nuovo modo e una minima parte con entrambi i caratteri recessivi, in un rapporto di 9 : 3 : 3 : 1. I caratteri giallo-liscio e verde-rugoso, che inizialmente erano combinati nelle piante di linea pura, si comportano come se fossero del tutto separati gli uni dagli altri. Mendel formula così la terza legge dell’ereditarietà o legge dell’indipendenza dei caratteri 7 . a terza legge di Mendel afferma che i caratteri sono trasmessi da L fattori indipendenti l’uno dall’altro e liberi di comparire nei discendenti in combinazioni diverse da quelle presenti nei genitori.

P F1

semi gialli lisci

semi gialli rugosi

semi verdi lisci

semi verdi rugosi

7 Terza legge di Mendel

KEY WORDS ibrido hybrid dominante dominant recessivo recessive

RISPONDO, RISOLVO, APPLICO Leggi con attenzione la descrizione di tre fenomeni. Inserisci i termini mancanti e attribuisci a ciascun fenomeno la legge di Mendel che lo spiega. 1. Nella specie umana, i caratteri “capello scuro” e “occhio scuro” sono dominanti mentre i caratteri “capello chiaro” e “occhio azzurro” sono recessivi. Dall’unione di una donna con capelli chiari e occhi azzurri, e di un uomo con capelli scuri e occhi scuri possono comparire nuove combinazioni di caratteri, ad esempio bambini con capelli scuri e occhi oppure con capelli e occhi . Questo fenomeno è spiegato dalla legge di Mendel. 2. Nella specie umana, il carattere “naso aquilino” è dominante mentre il carattere “naso diritto” è recessivo. Dalla mamma con naso aquilino e dal papà con naso diritto nascono figli che hanno tutti il naso . Questo fenomeno è spiegato dalla legge di Mendel. 3. Nella specie umana, il carattere “capello scuro” è dominante mentre il carattere “capello chiaro” è recessivo. Da due genitori, entrambi con capelli scuri, nasce un figlio con capelli chiari. Sicuramente uno dei nonni ha capelli . Questo fenomeno è spiegato dalla legge di Mendel. © Casa Editrice G. Principato SpA

Le leggi di Mendel

LEZIONE 3

359

LEZIONE

GENI E CROMOSOMI Attività capovolta

VIDEO

Guarda il video e rispondi alle domande. 1. 2. 3. 4. 5. 6.

La nascita della genetica moderna

1 Immagine di tessuto al microscopio

Le regioni più densamente colorate sono il nucleo cellulare. In alcune cellule si riconoscono dei bastoncini: sono i cromosomi. In altre si osserva una “matassa”: è la cromatina.

Quando è nata la genetica moderna? Chi è considerato il padre della genetica moderna? Quale organismo è stato utilizzato per costruire la prima mappa genica? Qual è stata la prima variazione genica osservata su questo organismo? La genetica moderna ha confermato o sconfessato le teorie di Mendel? Quale fenomeno permette ai cromosomi di scambiarsi materiale genetico?

1. DAI FATTORI DI MENDEL AI GENI Mendel aveva chiamato “fattori” le unità che contengono i caratteri ereditari e individuato le leggi che ne regolano la trasmissione dai genitori ai figli. Egli, tuttavia, non sapeva dove fossero collocati e neppure di che cosa fossero fatti. Lo sviluppo delle tecniche di osservazione delle cellule ha permesso, all’inizio del ventesimo secolo, di identificare nei cromosomi i depositari dei “fattori” mendeliani. Durante il processo di divisione cellulare, nel nucleo di qualsiasi cellula è possibile osservare la formazione di filamenti che si appaiano a due a due. A questi filamenti è stato dato il nome di cromosomi, che significa “corpi colorati”, vista la facilità con la quale si colorano a contatto con particolari sostanze 1 . Così trattati, i cromosomi appaiono striati e suddivisi in bande di diversa larghezza, collocate nella stessa posizione su ciascuno dei cromosomi appaiati. È stato facile per gli scienziati riconoscere in queste coppie di bande i fattori identificati da Mendel. Successivi esperimenti eseguiti sui grandi cromosomi del moscerino della frutta hanno confermato che a certe striature dei cromosomi corrispondeva la comparsa di specifiche caratteristiche nell’organismo: erano stati identificati i geni. n gene è un segmento di cromosoma U nel quale è contenuta l’informazione per la sintesi di una particolare proteina.

360

PERCORSO 5 UNITÀ 2

Il linguaggio della vita

VIVENTI

2. CROMOSOMI, ALLELI E CARATTERI In tutti gli individui della stessa specie, e in ogni loro cellula, il numero di cromosomi è costante ed è tipico di quella specie: ad esempio le cellule di zanzara possiedono 12 cromosomi, le cellule del pesce rosso ne possiedono 94, quelle del cane 78 e quelle umane 46 Tab. 1 . Può capitare che alcune specie abbiano lo stesso numero di cromosomi: ad esempio il gorilla e la patata hanno 48 cromosomi nelle loro cellule, ma ovviamente le informazioni che contengono sono molto differenti. Il numero di cromosomi si mantiene costante nelle cellule di un individuo grazie a due importanti meccanismi di divisione cellulare: la mitosi e la meiosi. Il processo di divisione cellulare che distribuisce alle cellule figlie una copia esatta delle informazioni genetiche della cellula madre è la mitosi. La meiosi è il processo mediante il quale un organismo produce le cellule riproduttive, cioè i gameti maschili (spermatozoi) o i gameti femminili (ovuli). I gameti contengono solo la metà dei cromosomi in modo tale che, alla fecondazione, si ricompone il numero di cromosomi tipico della specie 2 . I cromosomi che sono simili tra loro per dimensioni e forma, appaiati a due a due costituiscono coppie di cromosomi omologhi, in cui un cromosoma è di origine paterna e l’altro è di origine materna. Sul cromosoma di ciascuna coppia si trovano geni simili, situati su tratti corrispondenti: sono gli alleli, responsabili di uno stesso carattere 3 . Gli alleli possono essere identici tra loro oppure diversi. Ad esempio possono contenere entrambi le informazioni per il carattere “colore occhi azzurri”: in questo caso si dice che l’organismo è omozigote per quel carattere. Oppure, possono portare l’uno l’informazione per il carattere “colore occhi azzurri”, l’altro per il carattere “colore occhi marroni”: in questo caso l’organismo viene detto eterozigote per quel particolare carattere.

ovulo

spermatozoo

KEY WORDS cromosoma chromosome gene gene meiosi meiosis allele allele omozigote homozygote eterozigote heterozygote

organismo

numero di cromosomi

zanzara

mosca

rospo

gatto

uomo

scimpanzé

cane

cipolla

riso

pomodoro

patata

tabacco

Tab. 1

liscio

forma del seme

rugoso

verde

colore del baccello

giallo

lungo

lunghezza dello stelo

corto

zigote mitosi

cellula del corpo

2 La fecondazione

3 Ogni carattere è determinato da due alleli

Una coppia di cromosomi omologhi con alleli diversi per la forma del seme, il colore del baccello e la lunghezza dello stelo. La pianta è eterozigote per questi caratteri. © Casa Editrice G. Principato SpA

Geni e cromosomi

LEZIONE 4

361

LEZIONE

4 Un allele è dominante quando i suoi effetti su un certo carattere mascherano gli effetti dell’allele corrispondente, il quale invece viene detto recessivo. Gli alleli di uno stesso carattere vengono indicati con due lettere uguali dell’alfabeto: maiuscole se sono alleli dominanti, minuscole se sono recessivi. Ad esempio, R indica l’allele dominante per il colore rosso del fiore, r l’allele recessivo. RR indica un individuo omozigote dominante per il colore del fiore; rr indica un individuo omozigote recessivo; Rr un individuo eterozigote. La combinazione degli alleli che un individuo possiede ed è in grado di trasmettere alle successive generazioni costituisce il suo genotipo. Il fenotipo indica, invece, l’insieme delle caratteristiche osservabili dell’individuo, ovvero il modo in cui i caratteri si manifestano. I gemelli monozigoti sono perfettamente somiglianti: nascono da un singolo ovulo fecondato che ha dato origine a due embrioni 4 . Il loro fenotipo identico è dovuto al fatto che possiedono lo stesso genotipo.

4 Una “copia” identica di se stessi

3. L’INTERPRETAZIONE DELLE LEGGI DI MENDEL

KEY WORDS

La scoperta dei cromosomi e dei geni ha confermato le leggi enunciate da Mendel che oggi sono così interpretate. Gli individui della linea pura possiedono due alleli uguali per uno stesso carattere, sono cioè omozigoti. Le piante di pisello che producono semi gialli hanno un genotipo GG, mentre le piante che producono semi verdi hanno un genotipo gg 5 . I gameti prodotti da due individui della linea pura hanno un solo tipo di allele: G per le piante a seme giallo e g per le piante a seme verde. La fecondazione produce uno zigote ibrido, con un allele dominante e uno recessivo, da cui si svilupperà un organismo eterozigote per un determinato carattere (avrà ad esempio come genotipo Gg e produrrà solo semi gialli). Ciascuna pianta ibrida produce sia gameti con l’allele dominante (G), sia gameti con l’allele recessivo (g). Per risolvere i problemi di genetica, cioè per sapere come si trasmette un carattere facendo incrociare due organismi, si usa una rappresentazione grafica chiamata quadrato di Punnett 6 .

genotipo genotype fenotipo phenotype gemelli twins

SKILL BOOK

SCIENZE & MAT GRUPPI SANGUIGNI E GENETICA

5 La spiegazione della prima legge di Mendel

individui omozigoti gg

individuo eterozigote Gg

362

PERCORSO 5 UNITÀ 2

Il linguaggio della vita

l quadrato di Punnett è un diagramma che I permette di determinare la probabilità di fenotipi e di genotipi che compaiono nella prole generata da un particolare incrocio.

Su un lato del quadrato si riportano i gameti prodotti da un genitore e sull’altro quelli prodotti dall’altro genitore: nelle caselle che rimangono si scrivono i risultati degli incroci dei gameti. © Casa Editrice G. Principato SpA

VIVENTI 6 L’interpretazione delle leggi di Mendel con il quadrato di Punnett

Prima legge: incrocio tra due linee pure di pisello con semi gialli e semi verdi.

Seconda legge: incrocio tra due ibridi di pisello.

Terza legge: incroci tra ibridi che differiscono per più di un carattere. In questo caso il colore (giallo-verde) e la superficie (liscia-ruvida).

SKILL BOOK

CODING IL QUADRATO DI PUNNETT

Il quadrato di Punnett

RISPONDO, RISOLVO, APPLICO Collega i termini con la definizione corretta.

a Processo con cui si formano le cellule riproduttive. c Segmenti di cromosoma che contengono l’informazione per un carattere.

2 Meiosi 3 Alleli 4 Cromosomi omologhi 5 Genotipo 6 Eterozigote

VERSO LE COMPETENZE

d Divisione cellulare da cui si formano due cellule figlie identiche. e Ibrido che possiede due alleli diversi. f Combinazione di alleli che un individuo possiede e può trasmettere alla progenie.

➜ RICAVARE INFORMAZIONI DALL’ANALISI DI UNO SCHEMA

Risolvi i seguenti problemi di genetica.

1. Calcola le percentuali di fiori rossi che possono nascere dall’incrocio tra una pianta di linea pura “fiori rossi” e una di linea pura a “fiori bianchi”. RR = rossi rr = bianchi 2. Calcola le percentuali di fiori rossi e di fiori bianchi che nascono dall’incrocio di due piante ibride.

1: 2: 3: 4: 5: 6:

b Cromosomi simili per forma e dimensione.

1 Mitosi

prima generazione filiale

seconda generazione filiale

Geni e cromosomi

LEZIONE 4

363

LEZIONE

LA GENETICA UMANA

HTML

Attività capovolta Esplora l’oggetto interattivo e rispondi alle domande. 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Il Progetto Genoma Umano

KEY WORDS cariotipo karyotype

Quando è iniziato il Progetto Genoma Umano? Che cosa si prefiggeva il Progetto Genoma Umano? Quanti sono i geni umani attualmente mappati? Perché l’invecchiamento dei geni può provocare malattie? Qual è il futuro della ricerca in questo campo? Che cos’è il “genoma spazzatura”?

1. I CROMOSOMI CHE DETERMINANO IL SESSO Tutte le caratteristiche di un organismo sono controllate da geni presenti sui cromosomi. La rappresentazione ordinata dei cromosomi di un organismo, con i cromosomi omologhi appaiati, è chiamata cariotipo. Nella specie umana, il cariotipo è costituito da 46 cromosomi, 23 coppie di cromosomi omologhi: 22 coppie sono uguali sia nei maschi sia nella femmine, e i cromosomi che le compongono sono detti autosòmi; la ventitreesima coppia è diversa nei maschi e nelle femmine ed è costituita dai cromosomi sessuali 1 . I cromosomi sessuali sono indicati con le lettere X e Y per la loro forma: nei maschi la coppia di cromosomi sessuali è composta da un cromosoma X e da un cromosoma Y (XY), mentre le femmine presentano due cromosomi X (XX). cromosoma X

cromosoma Y 1 Il cariotipo umano

Il cariotipo di un individuo di sesso maschile: la coppia 23 è formata dai cromosomi sessuali X e Y, che puoi vedere nell’ingrandimento.

364

PERCORSO 5 UNITÀ 2

Il linguaggio della vita

VIVENTI

2. LA DETERMINAZIONE DEL SESSO Nella specie umana, le cellule che formano l’organismo (cellule somatiche) contengono l’intero cariotipo, cioè 46 cromosomi accoppiati in 23 coppie di omologhi. Le uniche cellule che fanno eccezione sono i gameti, cioè le cellule riproduttive (spermatozoi e ovuli): esse contengono solo 23 cromosomi, uno per ogni coppia di cromosomi omologhi. Come sai, il processo che dimezza il numero dei cromosomi e porta alla formazione dei gameti è la meiosi. La meiosi avviene all’interno dell’apparato riproduttore del maschio e della femmina. Grazie a questo processo, nelle femmine si formano ovuli con 22 autosomi e un solo cromosoma sessuale X, mentre nei maschi vengono prodotti spermatozoi che contengono 22 autosomi e, nel 50% dei casi il cromosoma X, nell’altro 50% il cromosoma Y. Il sesso di un individuo è determinato dal cromosoma sessuale dello spermatozoo. In ogni caso, vi è la stessa probabilità (50%) che si verifichi la combinazione XX o la combinazione XY 2 .

2 Come viene determinato il sesso

Nella nostra specie, il sesso del nascituro è determinato dal gamete maschile durante la fecondazione della cellula uovo: uno spermatozoo portatore del cromosoma X, unendosi alla cellula uovo darà origine a una femmina (XX), mentre uno spermatozoo portatore del cromosoma Y darà origine a un maschio (XY).

cellule che danno origine ai gameti

XX gameti maschili (spermatozoi)

3. I CARATTERI MENDELIANI NELLA SPECIE UMANA Alcuni caratteri della nostra specie sono la manifestazione di una sola coppia di alleli, dominanti o recessivi, presenti sui cromosomi: la loro trasmissione segue le leggi di Mendel e perciò vengono chiamati caratteri mendeliani. Sono caratteri mendeliani il profilo del naso 3 , le lentiggini 4 e alcune malattie come l’albinismo e la malattia di Huntington. La maggior parte dei caratteri, tuttavia, sono il risultato dell’azione di più geni. Il colore della pelle, ad esempio, è un carattere poligenico perché è determinato da almeno tre geni disposti in posizioni diverse sui cromosomi.

gameti femminili (cellule uovo)

I colori della pelle

3 Che forma avrà il naso?

4 Le lentiggini sono un carattere dominante

a Aa

Nella specie umana, l’allele “naso aquilino” è dominante su quello “naso diritto”. Indichiamo con A l’allele dominante e con a l’allele recessivo. I casi possibili sono: AA individuo omozigote con naso aquilino; aa individuo omozigote con naso diritto; Aa individuo eterozigote con naso aquilino. Da due genitori eterozigoti nascono individui con tre genotipi diversi ma due soli fenotipi, nel rapporto 3 : 1 previsto dalla seconda legge di Mendel.

La genetica umana

LEZIONE 5

365

LEZIONE

5 4. LE MALATTIE GENETICHE AUTOSOMICHE

I cromosomi e i geni che essi contengono possono subire delle mutazioni. na mutazione è un cambiamento del patrimonio genetico di un U individuo e può essere ereditata dalle cellule figlie.

Le cause delle mutazioni sono numerose e molte sono ancora sconosciute: possono essere degli “errori” che avvengono durante la mitosi o la meiosi, oppure possono essere provocate da agenti mutageni, come i raggi X, le radiazioni ultraviolette, la nicotina del tabacco, molti tipi di sostanze inquinanti, conservanti e coloranti alimentari. Le mutazioni determinano un cambiamento nel patrimonio genetico della cellula. A seconda del tipo di cellula mutata, si possono avere due casi: • se la mutazione riguarda una cellula somatica, essa sarà ereditata solo dalle cellule che discendono dalla cellula mutata per mitosi; • se la mutazione riguarda una cellula riproduttiva, essa sarà trasmessa alla discendenza secondo le leggi di Mendel, provocando una malattia genetica ereditaria. KEY WORDS mutazione mutation malattia genetica genetic disease

Se la mutazione interessa un allele dominante si manifesta sia nell’individuo omozigote, che possiede entrambi gli alleli con la mutazione, sia nell’individuo eterozigote. Malattie genetiche di questo tipo sono il nanismo, la malattia di Huntington e la distrofia muscolare. Quando invece la mutazione si trova su un gene recessivo, si manifesta solo nell’individuo omozigote. L’individuo che ha un solo allele mutato è detto portatore sano: non è ammalato ma può trasmettere l’allele difettoso e quindi la malattia. Sono malattie genetiche di questo tipo la fibrosi cistica, l’albinismo 5 e l’anemia mediterranea.

5 L’albinismo

L’albinismo è la mancanza di pigmentazione nel corpo. La persona albina ha la pelle molto chiara, i capelli e i peli quasi bianchi e l’iride rosa.

5. LE MALATTIE GENETICHE PORTATE DAI CROMOSOMI SESSUALI Il cromosoma Y è lungo circa un terzo del cromosoma X, di conseguenza la maggior parte dei geni del cromosoma X non hanno il loro corrispondente nel cromosoma Y. Nei maschi, pertanto, un allele recessivo presente sull’unico cromosoma X si manifesta sempre, perché manca il corrispondente allele dominante sul cromosoma Y. Alcuni di questi alleli recessivi presenti sui cromosomi sessuali sono causa di malattie genetiche che si manifestano con maggiore frequenza nel sesso maschile, come il daltonismo e l’emofilia. 366

PERCORSO 5 UNITÀ 2

Il linguaggio della vita

VIVENTI

Il daltonismo è una malattia dovuta a un’alterazione delle cellule della retina sensibili alla luce. Si manifesta con una ridotta capacità di distinguere i colori, soprattutto il rosso e il verde che appaiono come grigi. La malattia è provocata da un gene recessivo, situato sul cromosoma X, che solitamente viene indicato con X+. Nei maschi, non essendo presente un altro cromosoma X che impedisca l’espressione dell’allele recessivo difettoso, la malattia si manifesta sempre, mentre le femmine sono portatrici sane 6 . L’emofilia è una grave malattia che determina la difficoltà del sangue di coagulare; di conseguenza, le persone emofiliache soffrono di emorragie provocate da ferite anche lievi.

Da una madre daltonica e un padre sano, nasceranno femmine tutte portatrici sane e maschi tutti daltonici.

Da una madre portatrice e un padre sano, nasceranno per il 25% femmine portatrici, per un altro 25% femmine sane, per il 25% maschi daltonici e per il rimanente 25% maschi sani.

madre daltonica X+ X+ madre daltonica X+ X+ X Y padre sano X Y padre sano madre portatrice X+ X madre portatrice X+ X X Y padre sano X Y padre sano

SKILL BOOK

COMPITO DI REALTÀ FACCIAMO UN’INDAGINE SU ALCUNE MALATTIE GENETICHE

6 La trasmissione del daltonismo

X+

X+ XX+

50% X+X (femmine portatrici)

XX+

50% X+X (femmine portatrici)

X+Y

50% X+Y (maschi daltonici)

X+Y

50% X+Y (maschi daltonici)

X+

X+ XX+

X XX

XX+

X+Y

25% X+X (femmine portatrici) 25% XX X+X (femmine (femmine sane) portatrici) 25% +Y (maschi 25% XXX (femmine sane) 25% daltonici) 25% XY X+Y (maschi (maschi sani) daltonici) 25% 25% XY (maschi sani)

RISPONDO, RISOLVO, APPLICO Vero o falso? 1. Il cariotipo umano è composto di 24 cromosomi.

2. Le cellule riproduttive contengono la metà dei cromosomi del cariotipo.

3. Le cellule somatiche contengono l’intero cariotipo.

4. Il sesso è determinato dal cromosoma sessuale dello spermatozoo.

5. I caratteri che sono trasmessi secondo le leggi di Mendel si chiamano mendeliani.

6. Il colore della pelle è determinato da una sola coppia di alleli.

7. Il daltonismo è una malattia genetica.

VERSO LE COMPETENZE

➜ RICAVARE INFORMAZIONI DALL’ANALISI DI UNO SCHEMA

Leggi il testo, completa il quadrato di Punnett e rispondi alla domanda. Il gruppo sanguigno di due genitori è rispettivamente di tipo A (genotipo A0) e di tipo AB (genotipo AB). I caratteri A e B (gruppo sanguigno A, gruppo sanguigno B) sono dominanti, mentre il carattere 0 (gruppo sanguigno 0) è recessivo. Quali possono essere i gruppi sanguigni dei figli? © Casa Editrice G. Principato SpA

La genetica umana

A B

LEZIONE 5

367

LEZIONE

LE BIOTECNOLOGIE

HTML

Attività capovolta Esplora l’oggetto interattivo e rispondi alle domande. 1. Q uando gli esseri umani hanno iniziato a utilizzare biotecnologie per modificare gli organismi? 2. Che cosa indica oggi il termine “biotecnologie”? 3. In che cosa consiste la tecnica del DNA ricombinante? 4. A che cosa servono gli enzimi di restrizione? Quali organismi li producono? 5. A che cosa servono i plasmidi?

Le biotecnologie

1 La grande varietà di razze canine deriva da una lunga serie di incroci controllati dagli allevatori.

368

PERCORSO 5 UNITÀ 2

1. DALLA SELEZIONE ARTIFICIALE ALL’INGEGNERIA GENETICA Circa 11 000 anni fa i nostri antenati hanno iniziato a dedicarsi all’agricoltura e all’allevamento, imparando a sfruttare a loro vantaggio la grande varietà di caratteristiche genetiche di piante e animali. Incrociando tra loro solo organismi che possedevano certe caratteristiche, ad esempio cereali che producevano le spighe più grosse e compatte o pecore con il pelo più lungo e folto, contadini e allevatori hanno favorito l’affermazione di geni particolarmente vantaggiosi e hanno ottenuto cambiamenti nei genotipi agendo esclusivamente sui fenotipi. Attraverso queste tecniche di biotecnologie tradizionali gli esseri umani hanno manipolato il DNA e hanno determinato la comparsa di numerosissime razze di animali da allevamento e di varietà di piante coltivate 1 .

Il linguaggio della vita

VIVENTI

Nel secolo scorso, la scoperta del DNA ha segnato l’inizio di una rapidissima evoluzione della ricerca nel campo della genetica, permettendo agli scienziati di mettere a punto numerose tecniche per intervenire direttamente sul genotipo degli organismi.

SKILL BOOK

PERCORSI PLURIDISCIPLINARI LE BIOTECNOLOGIE NEL NOSTRO FUTURO

e biotecnologie avanzate, o tecniche di ingegneria genetica, L intervengono direttamente sul DNA di alcuni organismi per modificarne le proprietà naturali 2 .

2. L A TECNICA DEL DNA RICOMBINANTE Una delle tecniche di ingegneria genetica più diffusa è quella del DNA ricombinante. Un gene che contiene l’informazione necessaria per produrre una specifica proteina viene estratto e successivamente inserito nel patrimonio genetico di un batterio. Il trasferimento del gene avviene tra due specie che in natura non si incrociano e il risultato è una molecola “artificiale” di DNA, chiamata DNA ricombinante. La cellula batterica che riceve il DNA ricombinante duplica i nuovi geni “estranei” e sintetizza le proteine che essi codificano. Oggi questa tecnica viene usata con successo nella produzione di molte sostanze utili in medicina, come l’insulina umana, un ormone necessario per la cura delle persone malate di diabete 3 . I batteri, posti nelle condizioni adatte, si riproducono velocemente per mitosi e producono grandi quantità di insulina in breve tempo. In precedenza questo ormone veniva estratto da maiali e bovini, ma si trattava di una molecola molto simile a quella umana, non identica e, in alcuni casi, provocava gravi effetti collaterali.

1. Si interviene su una cellula umana: il gene per l’insulina viene isolato ritagliandolo dal DNA grazie agli enzimi di restrizione che funzionano come “forbici molecolari”.

2 Un prodotto dell’ingegneria genetica

I pesci d’acquario GloFish sono il risultato di una manipolazione del loro DNA che li ha resi fluorescenti.

cromosoma batterico cellula umana contenente il gene per l’insulina plasmide

DNA umano

2. Si interviene su un batterio: si estrae il plasmide, un filamento di DNA chiuso ad anello normalmente presente nella cellula batterica.

estrazione e apertura del plasmide

gene per l’insulina

3. Il plasmide viene tagliato con gli enzimi di restrizione e al suo interno è inserito il gene dell’insulina: diventa un plasmide ricombinante. 4. Il batterio si duplica ripetutamente e i plasmidi ricombinanti sintetizzano l’insulina, che viene estratta e purificata.

plasmidi che contengono il gene per l’insulina

3 La produzione di insulina con DNA ricombinante

Le biotecnologie

LEZIONE 6

369

LEZIONE

6 3. GLI OGM L’applicazione delle tecniche di ingegneria genetica ha permesso la produzione di organismi geneticamente modificati, conosciuti come OGM. li organismi geneticamente modificati sono piante e animali che G acquistano caratteristiche nuove grazie all’inserimento, nel loro materiale genetico, di geni di altre specie.

Le piante per l’alimentazione umana geneticamente modificate sono ormai moltissime. Soia, mais, pomodori e riso geneticamente modificati sono piante resistenti alla siccità, ai parassiti o a certi tipi di pesticidi o erbicidi, e possono essere coltivate anche in territori con condizioni ambientali particolarmente difficili 4 . 4 Piante OGM a. La soia OGM è ampiamente coltivata nel mondo per l’alimentazione umana e la produzione di mangimi e biodiesel. b. Riso tradizionale a confronto con riso dorato (quello giallo) arricchito di beta-carotene.

Interventi di ingegneria genetica sono stati fatti anche su animali da allevamento, come mucche, pecore, capre e maiali, per migliorare la produttività di carne e latte. La discussione relativa ai vantaggi e ai rischi legati al consumo di cibi OGM e all’impatto che questi organismi possono avere sull’ambiente è molto vivace, e contrappone ricercatori di diversa opinione. Le piante geneticamente modificate assumono caratteristiche di alta produttività e resistenza, ma riducono notevolmente la biodiversità a scapito di quelle tradizionali. Spesso le piante geneticamente modificate non si riproducono ed è quindi necessario rivolgersi ai produttori per le nuove semine, innescando un rischio di monopolio dei prodotti. È ancora in corso il dibattito sugli eventuali rischi per la salute umana riguardo l’uso di OGM: in Italia ne è vietata la coltivazione, se non per uso scientifico, ma non la vendita 5 .

5 Paura degli OGM Molti dei timori suscitati dall’utilizzo degli OGM sono legati al fatto che questi organismi sono ritenuti “innaturali”.

370

PERCORSO 5 UNITÀ 2

Il linguaggio della vita

VIVENTI

4. L A CLONAZIONE La clonazione è una tecnica di manipolazione genetica che, partendo da cellule di un individuo adulto, consente di ottenere dei cloni, cioè organismi uguali tra loro e perfettamente identici a quelli di partenza. La tecnica consiste nel prelevare una cellula appartenente a qualsiasi tipo di tessuto di un organismo adulto. Dalla cellula si estrae il nucleo per inserirlo, in seguito, in una cellula uovo, a sua volta senza il nucleo, proveniente da una femmina della stessa specie. L’uovo così modificato viene fatto crescere fino a un certo stadio, poi viene impiantato nell’utero di una femmina portatrice; questa, dopo una normale gravidanza, partorisce un clone. L’animale clonato possiede lo stesso patrimonio genetico dell’individuo che ha donato la cellula da cui è stato tolto il nucleo ( 6 e 7 ). La clonazione permette di ottenere animali di razza selezionata tutti con le stesse caratteristiche, ma anche organismi geneticamente modificati che producono sostanze utili. Il dibattito etico sulla clonazione di animali è acceso e delicato. Al momento è vietato produrre cloni umani e incroci tra mammiferi, ma è in atto la clonazione di animali in via d’estinzione come il bisonte indiano, lo stambecco sardo, il gatto selvatico africano e un tipo di macaco. Negli ultimi anni si è sviluppata la ricerca e la sperimentazione sulla clonazione terapeutica di tessuti a partire dalle cellule staminali, cellule non ancora differenziate, capaci cioè di dare origine ai diversi tipi di tessuti che formano l’organismo. pecora donatrice della cellula da clonare

nucleo

si estrae il nucleo dalla cellula uovo pecora donatrice della cellula da fecondare

clone

La pecora Dolly, il primo animale clonato

6 La prima clonazione di un mammifero è stata realizzata nel 1996 da un gruppo di ricercatori scozzesi guidati Ian Wilmut che hanno clonato una pecora, diventata famosa con il nome di Dolly.

cellula uovo modificata

pecora che porta a termine la gravidanza

7 Come è nata la pecora Dolly.

RISPONDO, RISOLVO, APPLICO Vero o falso? 1. La clonazione permette di ottenere organismi tutti diversi.

2. Con la tecnica del DNA ricombinante si ottengono sostanze utili in medicina.

3. Le tecniche di ingegneria manipolano il DNA.

Le biotecnologie

LEZIONE 6

371

FOCUS

StAminAli, cellule pronte A tutto In un futuro non molto lontano, le cellule staminali potranno essere impiegate nella cura di numerose malattie, come i tumori, il morbo di Parkinson, l’Alzheimer ma anche l’ictus, il diabete e le malattie cardiache. Tuttavia, la sperimentazione con le cellule staminali da “coltivare” in laboratorio è molto controversa e soggetta a polemiche, anche a causa della loro diversa provenienza che ha aperto molti dibattiti.

a dove provengono D le cellule staminali? Le cellule staminali embrionali sono le cellule “dal destino ancora incerto” che si formano nei primissimi stadi di vita, quando l’organismo è ancora un embrione. Sono anche chiamate totipotenti, perché in grado di differenziarsi in qualsiasi tipo di cellula che forma un organismo 1 . Le cellule staminali fetali provengono da tessuti di feti abortiti e presentano caratteristiche a metà strada tra cellule embrionali e cellule adulte: sono generalmente pluripotenti e non totipotenti, perché sono preposte all’accrescimento di specifici tessuti nell’embrione. Le cellule staminali da cordone ombelicale sono prelevate direttamente dal sangue del cordone ombelicale al momento della nascita. Sono cellule multipotenti, perché in grado di dare origine solo a cellule del sangue e, per questa ragione, vengono usate principalmente per curare forme di leucemia nei bambini. Possono anche essere trapiantate in persone affette da leucemia, in alternativa al trapianto di midollo osseo. Le cellule staminali da cordone ombelicale suscitano grande interesse tra i ricercatori: infatti, per ciascun neonato si potrebbero creare banche di queste cellule, utilizzabili anche dopo molti anni per curare malattie insorte nella vita adulta dell’individuo.

372

PERCORSO 5 UNITÀ 2

Le cellule staminali adulte possono essere usate per il mantenimento di tessuti in condizioni fisiologiche e per la loro riparazione. Un’interessante fonte di cellule staminali adulte è il midollo osseo: queste staminali adulte sono capaci di differenziarsi in globuli rossi nell’arco dell’intera vita di un individuo, ma gli scienziati ritengono che, attraverso la manipolazione genetica, sarà possibile ottenere anche cellule cerebrali, epatiche, cardiache e nervose.

cellule del fegato cellule nervose

cellule staminali cellule del sangue cellule del muscolo cardiaco

1 Alcuni tipi di cellule differenziate ottenibil da cellule staminali.

Il linguaggio della vita

VIVENTI

LE APPLICAZIONI TERAPEUTICHE DELLE CELLULE STAMINALI

Sistema nervoso Sperimentazioni per la cura del Parkinson, della Sla e delle lesioni al midollo osseo.

Pelle Produzione di lembi di pelle da impiantare a chi ha subito un’ustione.

Cuore Miglioramento della funzionalità del cuore dopo un infarto.

Sangue Interventi su difetti di funzionamento del sistema immunitario.

Occhio Farmaci a base di cellule staminali per curare le ustioni della cornea.

JOHN GURDON

SHINYA YAMANAKA

Nel 2012 il britannico John Gurdon e il giapponese Shinya Yamanaka hanno ricevuto il premio Nobel per gli studi condotti sulla clonazione e sulle cellule staminali. A Gurdon è stata riconosciuta l’importanza del suo esperimento del 1962, mentre Yamanaka ha dimostrato che, partendo da cellule adulte, è possibile ottenere cellule staminali pluripotenti indotte (IPS), con caratteristiche del tutto simili a quelle embrionali.

VERSO LE COMPETENZE ➜ RICAVARE INFORMAZIONI DA UN TESTO SCIENTIFICO

Pancreas Produzione di insulina da staminali del pancreas.

Leggi il testo e rispondi alle domande.

Intestino Ricostruzione dei villi e delle mucose intestinali.

2. Quali sono le differenze tra cellule staminali totipotenti, pluripotenti e multipotenti?

1. Da quale organo sono prelevate le cellule staminali in un organismo adulto?

Muscoli Sperimentazione per la cura della distrofia muscolare.

STAMINALI, CELLULE PRONTE A TUTTO

FOCUS

373

UNITÀ

RIPASSIAMO CON LE MAPPE

LEZIONE

LEZIONI in MP3

GLI ACIDI NUCLEICI: IL DNA

La molecola che porta l’informazione genetica è un acido nucleico: l’acido desossiribonucleico, o DNA. Il DNA è un polimero, cioè una lunga catena formata dall’unione di numerose unità che si ripetono, i nucleotidi. Mappa 1

Il DNA

DNA

da che cosa è formato?

LEZIONE

due filamenti di nucleotidi, appaiati e avvolti a formare una doppia elica

uno zucchero, il desossiribosio da che cosa è costituito ogni nucleotide?

un gruppo fosfato una delle quattro basi azotate (adenina, citosina, guanina, timina)

LA SINTESI DELLE PROTEINE

Tre nucleotidi, cioè una tripletta, corrispondono a uno specifico amminoacido. Esistono 64 triplette diverse per 20 amminoacidi. La corrispondenza tra triplette e amminoacidi è il codice genetico. Il codice genetico è ridondante, perché più triplette possono corrispondere a un singolo amminoacido, e universale, perché una stessa tripletta corrisponde allo stesso amminoacido in tutti gli organismi. Mappa 2

L’RNA

uno zucchero, il ribosio

RNA

da che cosa è formato?

un filamento di nucleotidi

da che cosa è costituito ogni nucleotide?

un gruppo fosfato una delle quattro basi azotate (adenina, citosina, guanina, uracile)

LEZIONE

LE LEGGI DI MENDEL

Gregor Mendel è il padre della genetica, la scienza che studia la trasmissione dei caratteri ereditari da una generazione all’altra. Ha effettuato i suoi studi incrociando differenti varietà di piante di pisello che presentano caratteristiche ben definite, come il colore dei fiori e la superficie dei semi. Mendel ha applicato i criteri del metodo scientifico e ha formulato tre leggi che regolano la trasmissione dei caratteri ereditari. Mappa 3

Le leggi di Mendel che cosa spiega?

incrociando linee pure che differiscono per un solo carattere, si ottengono discendenti che manifestano solo il carattere dominante

legge della segregazione dei caratteri ereditari

che cosa spiega?

incrociando due ibridi, si ottengono individui che manifestano sia il carattere dominante sia il carattere recessivo secondo il rapporto 3 : 1

legge dell’indipendenza dei caratteri

che cosa spiega?

incrociando individui che differiscono per più caratteri, ognuno di essi si trasmette indipendentemente dall’altro

legge della dominanza

LEGGI DI MENDEL

374

come si chiamano?

PERCORSO 5 UNITÀ 2

Il linguaggio della vita

VIVENTI

LEZIONE

GENI E CROMOSOMI I geni

GENI

Mappa 4

che cosa sono? segmenti di cromosomi che contengono l’informazione per la sintesi di una particolare proteina che cosa sono i cromosomi omologhi? cromosomi con geni responsabili dello stesso carattere come si chiamano tali geni? alleli quando gli alleli sono identici l’organismo è detto omozigote

quando gli alleli sono diversi l’organismo è detto eterozigote

come si chiama la combinazione degli alleli di un organismo? genotipo

L’insieme delle caratteristiche osservabili di un organismo è detto fenotipo. Il quadrato di Punnett è un diagramma che permette di determinare la probabilità con cui fenotipi e genotipi possono comparire nella discendenza di un determinato incrocio.

LEZIONE

LA GENETICA UMANA La genetica umana

CARIOTIPO

che cos’è?

la rappresentazione ordinata dei cromosomi di un organismo

quanti cromosomi troviamo nelle cellule umane?

Mappa 5

46 nelle cellule somatiche, suddivise in 23 coppie di cromosomi omologhi 23 nelle cellule sessuali, uno per ogni coppia di cromosomi omologhi

quale processo dimezza il numero di cromosomi?

la meiosi

I cromosomi sessuali determinano il sesso di un individuo e sono l’unica coppia di cromosomi diversa nei maschi e nelle femmine. I cromosomi e i geni possono subire delle mutazioni, cioè cambiamenti del patrimonio genetico di un individuo. Le mutazioni possono colpire sia le cellule somatiche sia i gameti, determinando in questo caso una malattia genetica.

LEZIONE

LE BIOTECNOLOGIE Le biotecnologie

BIOTECNOLOGIE di che tipo possono essere?

avanzate

tradizionali

in che cosa consistono?

manipolazione diretta del DNA di alcuni organismi per modificare alcune loro proprietà naturali

quali strumenti utilizzano?

Mappa 6

le tecniche di ingegneria genetica, ad esempio quella del DNA ricombinante

incroci selezionati, senza l’intervento diretto sul DNA

Le biotecnologie avanzate stanno trasformando molti settori della nostra vita ma sollevano preoccupazioni sia nella comunità scientifica sia nell’opinione pubblica. © Casa Editrice G. Principato SpA

RIPASSIAMO CON LE MAPPE

UNITÀ 2

375

UNITÀ

CONOSCENZE e ABILITÀ

LIVELLO 1

LIVELLO 2

LIVELLO 3

●

informazioni genetiche

Mappa interattiva

I cromosomi

Test interattivi

LIVELLO 4

1. Completa la mappa con i termini mancanti. alleli ● carattere ● omologhi

alla prova

contengono le

i. Le biotecnologie avanzate hanno aperto un dibattito etico non risolto.

l. La sintesi delle proteine avviene nel nucleo della cellula.

m. Il DNA è capace di fare una copia di se stesso.

n. GG indica un individuo omozigote recessivo.

3. Segna con una crocetta la soluzione corretta. a. Se nella generazione F1 si manifesta solo il carattere dominante, quale legge di Mendel è verificata?

che si presentano in coppie di cromosomi

1 La legge della dominanza. 2 L a legge della segregazione dei caratteri ereditari.

costituiti da geni simili, chiamati

3 La legge dell’indipendenza dei caratteri. 4 Le legge del genotipo. responsabili di uno stesso

b. Quando un allele maschera gli effetti di un altro allele si dice che è: 1 indifferente.

2. Segna con una crocetta se vero (V) o falso (F). a. Mendel è considerato il padre della genetica. b. L’ereditarietà dei caratteri avviene attraverso la trasmissione dei cromosomi.

2 dominante. 3 recessivo. V

d. La combinazione degli alleli di un individuo costituisce il suo fenotipo.

e. Un individuo eterozigote per un carattere ha gli alleli identici.

f. I cromosomi umani sono 46.

g. La pecora Dolly è stata ottenuta grazie a incroci selettivi sulla razza.

376

PERCORSO 5 UNITÀ 2

Il linguaggio della vita

c. Gli individui di una linea pura che possiedono due alleli uguali per uno stesso carattere sono: 1 recessivi.

c. La genetica studia la trasmissione dei caratteri ereditari.

h. Il DNA ricombinante è una tecnica usata dalle biotecnologie tradizionali.

4 indipendente.

2 omozigoti. 3 poligenici. 4 eterozigoti. d. Negli individui di seconda generazione filiale i due caratteri compaiono secondo il rapporto costante: 1 1 : 1 2 2 : 1 3 3 : 1

4 4 : 1 © Casa Editrice G. Principato SpA

VIVENTI e. La legge dell’indipendenza dei caratteri è detta anche: 1 prima legge di Mendel. 2 seconda legge di Mendel.

6. Completa le frasi con i termini corretti. cromosoma ● daltonismo ● gameti ● nucleotide ● ricombinante

●

geni

●

ibridi

a. I contengono solo la metà dei cromosomi di un individuo.

3 terza legge di Mendel. 4 quarta legge di Mendel. f. L’acido nucleico che nella sintesi delle proteine porta l’amminoacido sul ribosoma è: 1 il DNA. 2 l’RNA di trasferimento.

b. Il è una malattia genetica che colpisce le cellule della retina. c. Gli organismi derivati dall’incrocio di due linee pure sono chiamati . d. I

3 l’RNA ribosomiale. 4 l’RNA messaggero. g. L’insulina è prodotta grazie alla tecnica: 1 del DNA ricombinante.

sono segmenti di cromosomi.

e. Una mutazione genetica porta a un cambiamento della struttura o della composizione di un

f. Mediante la tecnica del DNA una cellula batterica viene indotta a produrre proteine umane.

2 della clonazione. 3 della produzione di OGM. 4 della selezione naturale dei mammiferi. 4. Sottolinea il termine corretto tra i due proposti.

g. Un è costituito da una molecola di zucchero, un gruppo fosfato e una base azotata. 7. Sottolinea i termini che riguardano la sintesi delle proteine.

a. La generazione parentale è indicata con il simbolo P/F. b. Franklin, Watson e Creek scoprirono che il DNA ha una struttura a doppia /tripla elica. c. L’adenina si unisce sempre alla guanina / timina.

codone ● Mendel ● clonazione ● amminoacido ● duplicazione ● RNA messaggero ● istoni ● fenotipo ● genotipo ● traduzione ● insulina 8. Scrivi per ogni nucleotide la base complementare.

d. Il codice genetico è universale/infinito. e. Gli OGM /I cloni sono piante e animali geneticamente modificati per ottenere nuove caratteristiche. f. Un carattere mendeliano /poligenico è controllato da più geni. 5. Collega i termini con la definizione corretta.

RNA messaggero

a Base azotata.

Timina

b Acido nucleico che porta l’informazione dal nucleo al citoplasma.

Istoni

c Malattia genetica dovuta a una mutazione dei cromosomi sessuali.

Autosomi

d Proteine specializzate nel compattare la lunga molecola di DNA.

Emofilia

e Cromosomi uguali sia nei maschi sia nelle femmine.

CONOSCENZE E ABILITÀ ALLA PROVA

UNITÀ 2

377

CONOSCENZE e ABILITÀ

alla prova

9. Completa il disegno indicando il genotipo.

b. Nella specie umana se il padre trasmette il cromosoma X: 1 nascerà un maschio. 2 nascerà una femmina. 3 dipende da quale cromosoma trasmette la madre. 4 esistono 50% di probabilità che sia maschio e 50% di probabilità che sia femmina.

generazione parentale solo semi lisci

12. Osserva le figure e riconosci i tre tipi di RNA.

solo semi rugosi

tutti i semi lisci generazione F1 generazione F1

10. Osserva il disegno e rispondi alle domande. X

100 %

a. Quale legge di Mendel è rappresentata? b. Qual è il carattere dominante? c. Qual è il carattere recessivo? 11. Segna con una crocetta la soluzione corretta. a. Quale situazione è compatibile con la nascita di una femmina daltonica? 1 Madre daltonica e padre sano. 2 Padre daltonico e madre sana. 3 Madre portatrice sana e padre sano. 4 Madre portatrice sana e padre daltonico.

378

PERCORSO 5 UNITÀ 2

Il linguaggio della vita

13. Metti in ordine le fasi del processo di duplicazione del DNA. I nucleotidi liberi nel nucleo si appaiano

alle basi azotate.

Un enzima rompe i legami tra le basi

azotate.

Si formano due eliche di DNA identiche. L’enzima DNA polimerasi appaia le basi

azotate.

La molecola di DNA si apre e i due filamenti

di DNA si separano.

VIVENTI 14. Completa i quadrati di Punnett e rispondi alle domande. Nell’uomo il carattere “labbra spesse” (S) è dominante rispetto al carattere “labbra sottili” (s). a. Da due genitori con labbra sottili possono nascere figli con labbra spesse? Perché? s

16. Costruisci una mappa con le parole della TAG CLOUD di inizio unità.

TAG CLOUD

s s

b. Un genitore è omozigote recessivo per il carattere labbra sottili mentre l’altro è eterozigote. Con quale probabilità nascerà un figlio con labbra sottili? E con labbra spesse? s

S s

15. Collega i disegni con le affermazioni corrette. a

È formato da due filamenti di nucleotidi. Può uscire dal nucleo. È l’acido ribonucleico. È formato da un filamento di nucleotidi. Contiene le basi azotate adenina, timina, citosina e guanina.

FOCUS

test

17. Segna con una crocetta se vero (V) o falso (F). a. Le cellule staminali totipotenti provengono dagli embrioni.

b. Le cellule staminali prelevate dal midollo osseo si possono differenziare V in tanti tipi cellulari diversi.

È l’acido desossiribonucleico. © Casa Editrice G. Principato SpA

CONOSCENZE E ABILITÀ ALLA PROVA

UNITÀ 2

379

UNITÀ

COMPETENZE

alla prova

DNA SULLA SCENA DEL DELITTO Negli ultimi decenni le scienze forensi, che si occupano di tutti gli aspetti scientifici che possono contribuire alla risoluzione di casi giudiziari, sono state completamente rivoluzionate dalla possibilità di rilevare tracce anche minime di DNA presenti sulla scena di un delitto. Comunemente si parla di DNA fingerprint, cioè dell’impiego del DNA come un tempo si utilizzavano le impronte digitali per valutare l’eventuale presenza di una persona sulla scena del delitto. Per stabilire se due campioni di DNA appartengono alla stessa persona si potrebbero analizzare tutti i geni ma sarebbe un’operazione lunga e costosa. La polizia scientifica fa invece riferimento a sequenze che variano da individuo a individuo, dette marcatori genetici, che sono tanto più simili tra loro quanto più due individui sono imparentati. Situazioni di questo tipo sono proposte in moltissime fiction televisive: il DNA può, ad esempio, essere presente sulla scena del delitto nelle tracce di liquidi organici (come la saliva rimasta sui mozziconi delle sigarette). Queste tracce sono una buona fonte di cellule epiteliali o di globuli bianchi da cui è possibile estrarre il DNA. Nella maggior parte dei casi, il DNA, magari appartenente a eventuali sospetti, è presente in quantità irrisorie e deve essere “amplificato”; in seguito, viene tagliato con particolari enzimi e i frammenti, disposti secondo la loro lunghezza, sono resi visibili e successivamente confrontati. L’attendibilità di questi test è molto elevata tanto che, statisticamente, si può dire che le probabilità di trovare due individui non imparentati che abbiano lo stesso profilo di DNA è così bassa che “la prova del DNA” è accettata come vera da giudici e scienziati. In realtà, però, il metodo non è né infallibile né di facile applicazione; al momento della raccolta, infatti, può capitare di inquinare i campioni di DNA con DNA estraneo, vanificando i risultati del test.

380

PERCORSO 5 UNITÀ 2

Il linguaggio della vita

scena del delitto

individuo sospettato 1

individuo sospettato 2

1 Vengono isolati sia il DNA trovato sulla scena del delitto sia il DNA degli individui sospetti.

2 Le sequenze di marcatori genetici vengono amplificate.

3 Si confrontano le sequenze amplificate.

4 Le sequenze del sospettato 1 coincidono con quelle del DNA rilevato sulla scena del delitto.

Prova a rispondere! 1. In che cosa consiste la tecnica del DNA fingerprint? 2. Che cosa sono i marcatori genici? Quale caratteristica presentano? 3. Perché si prelevano campioni organici sulla scena di un delitto? 4. Una persona può essere considerata sicuramente colpevole sulla base della prova del DNA? © Casa Editrice G. Principato SpA

Listening

Genes carry the information that determine your traits, which are features or characteristics that are passed on to you or inherited from your parents. Each cell in the human body contains about 25,000 to 35,000 genes. For example, if both of your parents have green eyes, you might inherit the trait for green eyes from them. Or if your mum has freckles, you might have freckles too because you inherited the trait for freckles. Genes aren’t just found in humans, all animals and plants have genes, too. Where are genes? Well, they are so small you can’t see them. Genes are found on tiny spaghetti-like structures called chromosomes. And chromosomes are found inside cells. Your body is made of billions of cells. Cells are the very small units that make up all living things. A cell is so tiny that you can only see it using a strong microscope. A Genetically Modified Organism (GMO) is generated by either introducing a gene into an organism where it was not originally present or modifying existing genes. The new gene is often derived from another species and, in some cases, from organisms belonging to different kingdoms or even to different domains. In these cases, the recipient organism of these genes is called transgenic. Genetic modification (GM), genetic manipulation and genetic engineering (GE) all refer to the use of modern biotechnology techniques to insert, eliminate, inactivate or modify the genes of an organism, such as a plant or an animal. Modifications to the genetic patrimony of both plants and animals occurred long before the dawn of b genetic engineering. The current definition of a GMO simply aims at distinguishing those organisms whose genetic patrimony has been modified through classical genetic improvement techniques from those whose patrimony has been modified through recombinant DNA techniques. a

KEY WORDS freckles lentiggini Genetically Modified Organism Organismo Geneticamente Modificato transgenic transgenico genetic engineering ingegneria genetica recombinant DNA techniques tecniche del DNA ricombinante

Transgenic organism a. Tobacco plant genetically modified thanks to the insertion of the gene of the firefly, responsible for the bioluminescence of the insect. b. GloFish are pets which, activated by ultraviolet light, become fluorescent in the dark.

COMPREHENSION EXERCISES 1. Answer the following questions. a. How many genes does each human cell contain? b. Are genes big? c. What instrument is used for seeing cells?

COMPETENZE ALLA PROVA

UNITÀ 2

381

COMPETENZE ALLA PROVA

GENES AND GMOs

CLIL

VIVENTI

COMPITO DI REALTÀ

COOPERATIVE LEARNING AGENDA 2030

Una parete per

l’Antropocene

COMPITO

COMPETENZE Osservare, descrivere, analizzare fenomeni appartenenti alla realtà naturale e artificiale e riconoscere nelle loro varie forme i concetti di sistema e complessità. Collegare le conoscenze acquisite con i traguardi dichiarati negli obiettivi dell’Agenda 2030. Saper organizzare un’attività di ricerca in gruppo. Raccogliere e analizzare dati per costruire rappresentazioni di tipo diverso. Ricercare sul web informazioni, immagini, carte, diagrammi relativi al problema in esame. Collaborare con gli altri. Comunicare i risultati usando mezzi e supporti diversi.

382

•L avorare in gruppo per ricercare informazioni sull’Antropocene. •R ealizzare cartelloni e presentazioni digitali che facciano da supporto a una lezione sull’argomento che sarà tenuta da un gruppo di studenti. •A llestire una parete sulla quale disporre fotografie, carte tematiche, cartelloni e anche opere artistiche ispirati ai temi dell’Antropocene. STRUMENTI

PERCORSO DI APPRENDIMENTO 5

VIVENTI ORGANIZZAZIONE DEL COMPITO

Dividere la classe in gruppi assegnando a ciascuno il compito da svolgere: ricerca in rete dei video (documentari, spezzoni di film) che spieghino che cos’è l’Antropocene; selezione di brani e articoli dedicati all’argomento tratti da testi e riviste scientifiche; realizzazione di una presentazione digitale per la lezione; allestimento della parete.

•L a prima fase del compito si svolge in classe e comprende: la ricerca dei video e delle informazioni (4 ore); la creazione di una presentazione digitale (4 ore); la presentazione delle informazioni raccolte nel corso di una lezione da tenere davanti a tutti i compagni (2 ore). •L a seconda fase comprende la selezione dei materiali da appendere (2 ore), la progettazione della parete (1 ora) e il suo allestimento (2 ore).

PERCORSO DELL’ESPERIENZA 1 Formiamo i gruppi di lavoro Per prima cosa organizziamo tre gruppi e stabiliamo di quale compito si occuperà ciascuno: selezione dei video disponibili su YouTube dedicati all’Antropocene; ricerca di immagini e testi che illustrino l’argomento; costruzione della presentazione digitale. 2 Prepariamo la lezione interattiva Al termine del lavoro scegliamo tre compagni (uno per ogni gruppo) che avranno il compito di tenere la lezione. Sotto la guida dei nostri insegnanti di Italiano e Scienze stabiliamo la data e l’aula dove tenere la lezione e predisponiamo tutta la strumentazione che ci occorre (computer, LIM, eventuali cartelloni). 3 Scegliamo i materiali per allestire la parete

Ci dividiamo di nuovo in piccoli gruppi. Selezioniamo, tra i materiali già raccolti, le immagini da appendere al muro dell’Antropocene e stampiamole. Si potranno anche scattare fotografie del nostro territorio che mostrino le conseguenze dell’intervento umano sull’ambiente da accostare a vecchie fotografie, magari ritrovate in casa, per documentare le trasformazioni avvenute nel tempo. 4 Progettiamo e allestiamo la parete

Sotto la guida del nostro insegnante di Arte e Immagine, progettiamo su un foglio la disposizione dei materiali da appendere a seconda dell’area che abbiamo a disposizione. Appendiamo alla parete le immagini, le fotografie e i cartelloni che abbiamo selezionato, avendo cura di inserire accanto a ciascuno un titolo e le indicazioni che servono per la corretta comprensione dei materiali esposti.

•Q uale evento storico, secondo gli scienziati, può essere considerato l’inizio dell’Antropocene? •P erché l’Antropocene è direttamente legato all’aumento della concentrazione di anidride carbonica nell’atmosfera? •H ai studiato che i geologi hanno ricostruito la storia della Terra basandosi sui fossili che sono stati ritrovati negli strati rocciosi: quali saranno, secondo te, i fossili dell’Antropocene che potranno essere rinvenuti nelle rocce tra milioni di anni? © Casa Editrice G. Principato SpA

OLTRE IL COMPITO

•R ileggi l’EcoVisual “L’impronta ecologica” (Volume 1 o Volume D del corso) e integra le informazioni che contiene con quelle raccolte durante questa attività. •L a pagina che segue contiene una tavola dal titolo Dieci piccole regole per salvare la Terra. Alla luce di quello che hai imparato svolgendo questo Compito di realtà, rileggi con attenzione i dieci punti di ACT NOW e scegli quali comportamenti puoi mettere subito in atto per cambiare le tue abitudini e ridurre la tua impronta ecologica. PERCORSO DI APPRENDIMENTO 5

383

COMPITO DI REALTÀ

RIFLETTIAMO INSIEME

DIECI

PICCOLE REGOLE PER SALVARE LA TERRA! USA LA BICI

60%

Quando fai la spesa scegli i prodotti coltivati in zona (frutta, verdura, uova, latticini).

Stacca la spina, soprattutto quando stai fuori casa per molto tempo. Risparmiare energia è uno dei concetti chiave della battaglia alle emissioni.

Se adotti una dieta basata su frutta, legumi, semi e cereali e un consumo ridotto di carne e pesce aiuti il pianeta a stare meglio.

La moda più sostenibile è quella del riuso: riutilizza con fantasia e creatività i vecchi vestiti.

Per non sprecare acqua bastano piccole attenzioni: una doccia rapida, frutta e verdura lavate in una ciotola, cicli brevi per lavastoviglie e lavatrici.

384

UNITÀ 2

COMPRA A KM ZERO

delle emissioni in Europa è generato dai trasporti

sono i kilometri percorsi da un pasto prima di arrivare a tavola

PORTA LA BUSTA DELLA SPESA DA CASA

1900

STACCA LA SPINA

10%

dei consumi di un dispositivo elettrico è dovuto allo stand by

RIDUCI LA CARNE

60%

10 milioni

di tonnellate di plastica si riversano ogni anno nei mari

USA SOLO LAMPADE A LED

800 kg

di CO2 l’anno sono prodotti da 10 lampadine classiche

dei gas serra derivanti dalla produzione di cibo è collegato alla carne

FAI LA RACCOLTA DIFFERENZIATA

NON BUTTARE I VESTITI

di cibo vengono gettati ogni anno da una famiglia italiana

litri d’acqua servono per fare un paio di jeans

USA LA BORRACCIA

10 mila FAI DOCCE DI 5 MINUTI

32 litri

85 kg

1 milione di bottiglie di plastica viene acquistato ogni minuto nel mondo

Tratto da AC T NO W Campa gna dell’ON U pe il clima r

Riduci l’uso dell’auto o utilizza sistemi di carpooling. In città preferisci bus elettrici e quando possibile usa il treno anziché l’aereo.

Abituati a portare con te la busta della spesa in juta, in stoffa, o ancora meglio in materiale riciclato.

Spegni la luce ogni volta che esci da una stanza. Vale a casa e in ufficio: fa molto bene all’ambiente e al portafoglio.

Impegnati a riciclare e riduci gli sprechi, specialmente quelli alimentari.

Basta una borraccia per evitare di comprare bottigliette di plastica e risparmiare acqua preziosa. Utilizza gli erogatori d’acqua e le fontanelle.

d’acqua sono consumati al giorno per lavarsi i denti per più di 2 minuti

Il linguaggio della vita © Casa Editrice G. Principato SpA

DIRITTO – La fonte principale dell’ordinamento giuridico

Fabio CALVINO Rita POLETTI Martina MIRABELLA

scienze GREEN per l’

a i f a d c u t i le S

Schede per ripassare i contenuti essenziali (didattica breve) e per capire Un mondo che cambia (pandemie, sostenibilità, nuova cittadinanza) Il piacere di apprendere

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PLUS

Gruppo Editoriale ELi 04/02/20 16:50

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Referenze iconografiche: ICP, Shutterstock, Archivio Principato Per le riproduzioni di testi e immagini appartenenti a terzi, inserite in quest’opera, l’editore è a disposizione degli aventi diritto non potuti reperire, nonché per eventuali non volute omissioni e/o errori di attribuzione nei riferimenti.

Contenuti digitali Progettazione: Giovanna Moraglia, Marco Mauri Realizzazione: Alberto Vailati Canta, ITG Torino, bSmart labs ISBN 978-88-416-5155-1 Home PLUS 1 + Skill Book + Raccoglitore con Studiafacile ISBN 978-88-416-5157-5 Home PLUS A + B + C + D + Skill Book + Raccoglitore con Studiafacile ISBN 978-88-416-5156-8 Home PLUS Raccoglitore con Studiafacile ISBN 978-88-6706-531-8 Home PLUS 1 + Skill Book + Raccoglitore con Studiafacile – solo versione digitale ISBN 978-88-6706-532-5 Home PLUS A + B + C + D + Skill Book + Raccoglitore con Studiafacile – solo versione digitale ISBN 978-88-6706-533-2 Home PLUS Studiafacile – solo versione digitale

Prima edizione: gennaio 2022 Printed in Italy © 2022 - Proprietà letteraria riservata. È vietata la riproduzione, anche parziale, con qualsiasi mezzo effettuata, compresa la fotocopia, anche ad uso interno o didattico, non autorizzata. Le fotocopie per uso personale del lettore possono essere effettuate nei limiti del 15% di ciascun volume dietro pagamento alla SIAE del compenso previsto dall’art 68, commi 4 e 5, della legge 22 aprile 1941 n. 633. Le riproduzioni per finalità di carattere professionale, economico o commerciale o comunque per uso diverso da quello personale, possono essere effettuate a seguito di specifica autorizzazione rilasciata da CLEARedi (Centro licenze e autorizzazioni per le riproduzioni editoriali), corso di Porta Romana 108, 20122 Milano, e-mail autorizzazioni@clearedi. org e sito web www.clearedi.org. L’editore fornisce – per il tramite dei testi scolastici da esso pubblicati e attraverso i relativi supporti o nei siti www. principato.it e www.gruppoeli.it – materiali e link a siti di terze parti esclusivamente per fini didattici o perché indicati e consigliati da altri siti istituzionali. Pertanto l’editore non è responsabile, neppure indirettamente, del contenuto e delle immagini riprodotte su tali siti in data successiva a quella della pubblicazione, dopo aver controllato la correttezza degli indirizzi web ai quali si rimanda.

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DIRITTO – La fonte principale dell’ordinamento giuridico

Coordinamento redazionale: Marco Mauri Progettazione editoriale e revisione scientifica: Marinella Torri, Chiara Villa Redazione: Marina Mansi, Edistudio, Martina Mirabella, Marinella Torri, Matteo Gorla Progetto grafico: Edistudio, Enrica Bologni Impaginazione: Edistudio, Enrica Bologni, Controlx Copertina: Enrica Bologni Ricerca iconografica: Martina Mirabella, Marina Mansi, Marinella Torri Cartografia: LS International Disegni: Daniele Gianni Immagini di copertina: Shutterstock

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VOLUME 1

VOLUME 2

UNITÀ 1

MATERIA 1 2 3 4

MATERIA

PERCORSO DI APPRENDIMENTO 1

LA SCIENZA E IL SUO METODO Il metodo sperimentale Misurare le grandezze: lunghezza, superficie e volume Misurare le grandezze: massa, peso e tempo La rappresentazione grafica dei dati

1 2 3 4

5 6 7 9

DIRITTO – La fonte principale dell’ordinamento giuridico

LA STRUTTURA DELLA MATERIA 1 La materia e le sue caratteristiche 2 La composizione della materia 3 Gli stati fisici della materia

I COMPOSTI CHIMICI 1 Ossidi, basi, acidi e sali 2 Soluzioni acide, basiche e neutre 3 I composti organici e le biomolecole ECO4 ECO 4 La chimica quotidiana ATTIVITÀ

11 12 13

UNITÀ 3

LA TEMPERATURA E IL CALORE 1 La temperatura 2 Il calore 3 La propagazione del calore 4 I cambiamenti di stato della materia ATTIVITÀ

15 17 18 19 21

MATERIA UNITÀ 1

UNITÀ 1 L’IDROSFERA ECO1 Un pianeta da conservare: l’Agenda 2030 ECO1 2 L’acqua e le sue proprietà 3 Il mare e le acque continentali 4 I ghiacciai ECO5 ECO 5 La risorsa acqua

UNITÀ 2

23 25 26 27 28

L’ATMOSFERA 1 Un involucro gassoso: l’atmosfera 2 La pressione atmosferica 3 L’umidità atmosferica 4 La temperatura dell’aria e il clima ECO5 ECO 5 La risorsa aria

29 31 32 33 35 36 37

ATTIVITÀ

1 2 3 4

PERCORSO DI APPRENDIMENTO 3

UNITÀ 1

L’ECOLOGIA

41 42 43 45

CORPO UMANO UNITÀ 1

UNITÀ 2

46 47

ATTIVITÀ

51 52 53

1 La nutrizione 2 I nutrienti energetici 3 I nutrienti plastici 4 I nutrienti bioregolatori ECO5 ECO 5 Alimentazione sostenibile

UNITÀ 1

IL MONDO DEI MICRORGANISMI

1 I virus 2 I domini dei batteri 3 Il regno dei protisti

UNITÀ 2 1 2 3 4 5

I REGNI DEI FUNGHI E DELLE PIANTE Il regno dei funghi Il regno delle piante La radice e il fusto La foglia Fiori, frutti e semi

ATTIVITÀ

UNITÀ 3

54 55 56 57 58 59

UNITÀ 1

1 2 3 324

IL REGNO DEGLI ANIMALI: I VERTEBRATI I pesci Gli anfibi e i rettili Gli uccelli I mammiferi

ATTIVITÀ

125 126 127 128 129

PERCORSO DI APPRENDIMENTO 5

L’APPARATO RESPIRATORIO

1 La respirazione e l’apparato respiratorio 2 Il percorso dell’aria 3 La respirazione

UNITÀ 4

119 121 122 123 124

L’APPARATO DIGERENTE

CORPO UMANO

IL REGNO DEGLI ANIMALI: GLI INVERTEBRATI Le caratteristiche generali degli animali 61 Poriferi e celenterati 62 Vermi e molluschi 63 Artropodi ed echinodermi 64

111 113 115 117

L’ALIMENTAZIONE

1 Le funzioni e la struttura dell’apparato digerente 2 I processi meccanici della digestione 3 I processi chimici della digestione 4 L’assorbimento dei nutrienti ATTIVITÀ

UNITÀ 3 1 2 3 4

L’organizzazione del corpo umano L’apparato tegumentario Il sistema scheletrico Il sistema muscolare

UNITÀ 2

107 108 109

IL SISTEMA CORPO UMANO

1 2 3 4

PERCORSO DI APPRENDIMENTO 4

97 99 101 103 105 106

PERCORSO DI APPRENDIMENTO 4

LA CLASSIFICAZIONE DEGLI ORGANISMI 1 Come si classificano i viventi 2 Dare un nome agli organismi

VIVENTI

88 89 90 91 93 95

L’ETOLOGIA

1 Il comportamento degli animali 2 Le società animali ATTIVITÀ

UNITÀ 1

LA CELLULA Le caratteristiche dei viventi I viventi sono costituiti da cellule La struttura della cellula La riproduzione della cellula

VIVENTI

UNITÀ 2

PERCORSO DI APPRENDIMENTO 3

85 86 87

LE FORZE

1 L’ambiente 2 L’ecosistema 3 Come funziona un ecosistema 4 Le relazioni tra gli organismi 5 I biomi ECO6 ECO 6 I cambiamenti climatici

UNITÀ 3

IL SUOLO 1 Il suolo e le sue caratteristiche 2 I tipi di suolo

PERCORSO DI APPRENDIMENTO 2

1 Che cos’è una forza? 2 I principi della dinamica 3 L’equilibrio dei corpi 4 Macchine e leve 5 La pressione e le forze nei fluidi ATTIVITÀ

UNITÀ 2

77 79 80 81 83

IL MOTO DEI CORPI

1 Gli elementi che descrivono il moto 2 La velocità e il moto rettilineo 3 L’accelerazione e il moto accelerato

PERCORSO DI APPRENDIMENTO 2

VIVENTI

71 73 75 76

UNITÀ 2

TERRA

PERCORSO DI APPRENDIMENTO 1

LA CHIMICA DELLA MATERIA L’atomo e la sua struttura Il Sistema Periodico degli elementi I legami chimici Le reazioni chimiche

131 132 133

UNITÀ 2

L’APPARATO CARDIOCIRCOLATORIO E L’APPARATO ESCRETORE

65 66 67 68

1 2 3 4

L’apparato cardiocircolatorio I vasi sanguigni La circolazione del sangue L’apparato escretore

135 137 139 141

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©Casa Editrice G. Principato

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UNITÀ 3 IL SISTEMA LINFATICO E IL SISTEMA IMMUNITARIO 142 143 145 147

VOLUME 3 MATERIA

L’ELETTRICITÀ E IL MAGNETISMO 1 I fenomeni elettrici 2 La corrente elettrica ECO3 ECO 3 Una casa ecosostenibile 4 I fenomeni magnetici 5 L’elettromagnetismo

UNITÀ 2 1 2 3 4 5

IL SUONO E LA LUCE Che cos’è il suono Le caratteristiche dei suoni Che cos’è la luce Riflessione, diffusione e rifrazione della luce I colori

UNITÀ 3

UNITÀ 2

LA COMPOSIZIONE DELLA LITOSFERA

1 I minerali 2 Le rocce 3 Le trasformazioni delle rocce ATTIVITÀ

1 2 3 4 5

173 175 176 177 179 181 183 185 187

PERCORSO DI APPRENDIMENTO 3

UNITÀ 1

DALL’UNIVERSO AL SISTEMA SOLARE L’Universo intorno a noi Le stelle Il Sistema solare I movimenti dei corpi celesti La Luna

UNITÀ 2

IL NOSTRO PIANETA, LA TERRA 1 La forma della Terra 2 La rotazione terrestre 3 La rivoluzione terrestre ATTIVITÀ

CORPO UMANO

189 191 193 195 197 199 201 202 203

PERCORSO DI APPRENDIMENTO 4

UNITÀ 1 1 2 3 4

IL SISTEMA NERVOSO E IL SISTEMA ENDOCRINO La cellula nervosa 205 Il sistema nervoso centrale 207 Il sistema nervoso periferico 209 Il sistema endocrino 210

UNITÀ 2

I SENSI 1 Tatto, gusto e olfatto 2 La vista 3 L’udito e l’equilibrio

211 213 215

UNITÀ 3

L’ORGANISMO SI RIPRODUCE 1 La riproduzione umana 2 L’apparato riproduttore maschile 3 L’apparato riproduttore femminile 4 Dalla fecondazione alla nascita ATTIVITÀ

VIVENTI UNITÀ 1 1 2 3 4

217 218 219 220 221

PERCORSO DI APPRENDIMENTO 5

L’EVOLUZIONE DELLA VITA La teoria dell’evoluzione L’origine delle specie La storia della vita Origine ed evoluzione della specie umana

229 231 233 235 237 239

SEZIONE 1 NEL MONDO DEI MICRORGANISMI

241

LEZIONE 1 Lo zoo dei microbi

243 244

LEZIONE 2 Batteri, virus & Co

245 245

CURIOSIAMO: CURIOSIAMO:

Osserviamo gli atomi Batteri tuttofare

LEZIONE 3 Tutti insieme appassionatamente: la virosfera 247 CURIOSIAMO: I mezzi di trasporto dei virus 248

SEZIONE 2 IN GUERRA CONTRO NEMICI INVISIBILI

251

LEZIONE 4 Tra epidemie e pandemie

253 256

LEZIONE 5 Da dove viene SARS-CoV-2

257

LEZIONE 6 Curare e prevenire le malattie infettive

259 259

Quando John Snow si mise a contare

CURIOSIAMO:

Test sierologici e tamponi

LEZIONE 7 I nostri comportamenti, uno scudo contro le infezioni 261

PERCORSO DI APPRENDIMENTO 2

LA DINAMICA DELLA TERRA I vulcani I terremoti L’interno della Terra La deriva dei continenti e la tettonica a placche I fossili

TERRA

157 159 161 163 165 166 167 169 171

UNITÀ 1 1 2 3 4 5

149 151 153 155 156

LE STORIE:

L’ENERGIA 1 Il lavoro e l’energia 2 Le trasformazioni dell’energia ECO3 ECO 3 Le fonti di energia ATTIVITÀ

TERRA

IL LINGUAGGIO DELLA VITA Gli acidi nucleici: il DNA La sintesi delle proteine Le leggi di Mendel Geni e cromosomi La genetica umana Le biotecnologie

UN MONDO CHE CAMBIA

PERCORSO DI APPRENDIMENTO 1

UNITÀ 1

1 2 3 4 5 6

223 224 225 227

Il medico che insegnò a lavarsi le mani: Ignac Semmelweis

262

LEZIONE 8 I virus non volano

263

SEZIONE 3 MALATTIE CHE CAMBIANO IL MONDO

267

LEZIONE 9 Covid-19 e gli Obiettivi per uno sviluppo sostenibile

269

LE STORIE:

LEZIONE 10 Malattie in viaggio

271 272 273

Rotte della pandemia ieri e oggi

274

LE STORIE: Milano, la peste e il Lazzaretto CURIOSIAMO: Il caso Italia CARTE A CONFRONTO: La via della seta

LEZIONE 11 Una minaccia per bambini e ragazzi: il morbillo LE STORIE:

Un vaccino col nome di un ragazzo

275 276

LEZIONE 12 Quale scuola durante e dopo la pandemia? 277 CURIOSIAMO: Chi usa la mascherina a scuola? 277 LE STORIE: La didattica a distanza vista da una prof 278 LEZIONE 13 Città che cambiano LE STORIE: Una lettera da Wuhan CARTE A CONFRONTO: Le megalopoli

cinesi

Le aree urbane più popolate del mondo

LEZIONE 14 Il Pianeta si ribella? Verso lo sviluppo sostenibile LE STORIE: Crisi momentanee e crisi che durano LEGGERE LA CARTA: Zanzare e altri “veicoli” pericolosi CURIOSIAMO: La malaria nel 2020 secondo i dati dell’OMS

279 280 282 283 284 286 286

LEZIONE 15 Uniamo le forze o non andrà tutto bene 287 LE STORIE: Il coraggio di immaginare un mondo differente 288 PAROLE IN PRIMO PIANO

CONTAGIOSITÀ EPIDEMIA IMMUNITÀ DI GREGGE INCLUSIVO LETALITÀ LOCKDOWN PANDEMIA PARASSITA

p. 267 p. 251 p. 267 p. 267 p. 267 p. 251 p. 251 p. 241

PATOGENO PRESIDI MEDICOCHIRURGICI QUARANTENA RESILIENZA SOSTENIBILITÀ VETTORE ZOONOSI

p. 241 p. 251 p. 251 p. 267 p. 267 p. 241 p. 251

DIRITTO – La fonte principale dell’ordinamento giuridico

1 Il sistema linfatico 2 Il sistema immunitario: le difese aspecifiche 3 Il sistema immunitario: le difese specifiche ATTIVITÀ

UNITÀ 2

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Viventi

UNITÀ 1 LA CELLULA

LA CELLULA

VIVENTI

DIRITTO – La fonte principale dell’ordinamento giuridico

Lezione

Le caratteristiche dei viventi

Quali sono le funzioni vitali comuni a tutti gli esseri viventi?

Tutti gli esseri viventi nascono, si nutrono, respirano, si muovono, reagiscono agli stimoli, si adattano all’ambiente, crescono, si riproducono e infine muoiono. La biologia è la scienza che studia gli esseri viventi.

Glossario internazionale

Che cos’è il ciclo vitale di un organismo?

Il ciclo vitale è formato dagli avvenimenti che si succedono nella vita di un organismo. Il ciclo vitale inizia con la nascita dell’organismo da un organismo uguale a lui, continua con la crescita fino all’età adulta e con la riproduzione, e termina con la morte.

Come si nutrono gli esseri viventi?

Le piante producono da sole le sostanze nutritive grazie alla fotosintesi. Per questa ragione le piante sono organismi autotrofi. Gli animali ricavano le sostanze nutritive da altri viventi. Per questa ragione sono organismi eterotrofi.

Il girasole ruota le foglie e i fiori in direzione del Sole per ricevere più luce.

Perché gli esseri viventi respirano ed eliminano rifiuti?

OBIETTIVO COMPETENZE

Gli esseri viventi respirano per ricavare energia dagli alimenti. I processi di trasformazione degli alimenti producono sostanze di rifiuto che gli organismi devono eliminare. Il processo per eliminare le sostanze di rifiuto è l’escrezione.

Perché gli esseri viventi si muovono e reagiscono agli stimoli?

Gli animali si muovono per cercare il cibo, sfuggire ai pericoli e trovare un partner per riprodursi. Si muovono grazie a zampe, pinne, ali, piedi e altre strutture. Le piante sono ferme, ma possono compiere dei movimenti per reagire agli stimoli che provengono dall’ambiente esterno. In generale animali e piante rispondono agli stimoli per adattarsi ai cambiamenti dell’ambiente e sopravvivere.

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2 Scrivi vicino alle fasi del ciclo vitale i numeri corrispondenti del disegno. Riproduzione e nascita Età adulta Accrescimento

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UNITÀ 1 LA CELLULA

Lezione

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VIVENTI

I viventi sono costituiti da cellule

Che cos’è la cellula?

Glossario internazionale

Quanti tipi di cellule esistono?

La cellula è la più piccola unità dei viventi in grado di svolgere tutte le funzioni vitali: si nutre, respira e si riproduce da sola.

Come si osservano le cellule?

Le cellule sono molto piccole, un milione di volte più piccole del metro, per questo si possono osservare solo con forti ingrandimenti. Lo strumento di ingrandimento per osservare le cellule è il microscopio.

Esistono due tipi di cellule. La cellula procariote è molto piccola e ha una struttura molto semplice. La cellula procariote forma i batteri. La cellula eucariote è più grande e ha una struttura più complessa. La cellula eucariote può formare sia gli organismi unicellulari, come il lievito, sia gli organismi pluricellulari.

Come sono costituiti gli esseri viventi?

Gli esseri viventi possono essere costituiti da una sola cellula e sono chiamati organismi unicellulari. Gli esseri viventi formati da molte cellule si chiamano organismi pluricellulari. Sono organismi pluricellulari le piante, i funghi e gli animali.

Il leone è un organismo pluricellulare eucariote.

Come sono organizzati gli organismi pluricellulari?

Gli organismi pluricellulari sono organizzati in strutture specializzate. Ogni cellula ha una funzione e non è capace di vivere senza tutte le altre. I livelli di organizzazione in un organismo pluricellulare sono: cellula, tessuto, organo, apparato (o sistema) e organismo.

Organismo unicellulare.

OBIETTIVO COMPETENZE 1. Quale strumento si usa per osservare le cellule? 2. Quali sono le differenze tra un organismo unicellulare e uno pluricellulare? 3. In un animale possono esistere apparati senza tessuti? 4. Che tipo di organismi sono un serpente e una quercia?

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Viventi

UNITÀ 1 LA CELLULA

LA CELLULA

VIVENTI

DIRITTO – La fonte principale dell’ordinamento giuridico

Lezione

La struttura della cellula

Glossario internazionale Esploriamo la cellula eucariote

Quali sono le parti fondamentali della cellula?  Tutte le cellule sono rivestite dalla

membrana plasmatica. La membrana plasmatica è un rivestimento sottile ed elastico, che permette alla cellula di scambiare sostanze con l’ambiente esterno.

DNA membrana plasmatica

 Tutte le cellule possiedono il DNA,

cioè il materiale genetico che contiene le informazioni necessarie alla vita della cellula.

citoplasma

 Tutte le cellule hanno il citoplasma, una sostanza gelatinosa che contiene gli organuli, cioè le strutture che svolgono le funzioni della cellula.

Come è fatta la cellula procariote?

Nella foto al microscopio sono visibili Acqua le partie soluto fondamentali della cellula.

membrana plasmatica

flagello

La cellula procariote è protetta dalla membrana plasmatica e da un rivestimento esterno, la parete cellulare. Il DNA è immerso nel citoplasma. Anche i ribosomi, che sono gli organuli che producono le proteine, sono immersi nel citoplasma. Molte cellule procariote si muovono nei liquidi attraverso i flagelli, che sono dei lunghi filamenti, o attraverso le ciglia, che sono filamenti più corti posti sulla loro superficie.

ribosomi

DNA

parete cellulare

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Come è fatta la cellula eucariote animale?

flagello

La cellula eucariote animale è più grande della cellula procariote e ha molti organuli. Nel citoplasma si trovano:

 il nucleo che contiene il DNA;  i mitocondri dove avviene la

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UNITÀ

UNITÀ 1 LA CELLULA

VIVENTI

membrana plasmatica ribosomi

apparato di Golgi

DIRITTO – La fonte principale dell’ordinamento giuridico

Viventi

produzione di energia;

 l’apparato di Golgi, dove si

reticolo endoplasmatico

accumulano le proteine;

 i ribosomi;  il reticolo endoplasmatico,

nucleo

che trasporta le sostanze nel citoplasma.

mitocondrio

nucleo

Come è fatta la cellula eucariote vegetale?

La cellula vegetale è protetta esternamente dalla parete cellulare. Nel citoplasma, oltre agli stessi organuli della cellula animale, sono presenti i cloroplasti, dove avviene la fotosintesi. La fotosintesi è un insieme di reazioni chimiche che permette alla pianta di produrre le sostanze nutritive necessarie alla sua vita.

apparato di Golgi

reticolo endoplasmatico

parete cellulare

mitocondrio cloroplasto

OBIETTIVO COMPETENZE 1. Guarda i disegni della cellula animale e vegetale: che cosa hanno in comune? Quali sono le differenze? 2. Quali organuli sono presenti sia nella cellula procariote sia nella cellula eucariote? 3. Perché tutti i tipi di cellule contengono il DNA?

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UNITÀ 1 LA CELLULA

LA CELLULA

VIVENTI

DIRITTO – La fonte principale dell’ordinamento giuridico

Lezione

La riproduzione della cellula

Glossario internazionale La mitosi

Come si riproduce la cellula procariote?

nucleo

La cellula procariote si riproduce per scissione binaria: il DNA si duplica e la cellula si divide in due cellule identiche tra loro e identiche alla “cellula madre” che le ha generate.

membrana nucleare

Come si riproduce la cellula eucariote? La cellula eucariote si riproduce tramite la mitosi. La mitosi è un processo più complesso della scissione binaria, in cui il nucleo e il DNA si duplicano. La mitosi è divisa in quattro fasi:

profase

cromosoma

 profase: il DNA assume l’aspetto di bastoncini, cioè i cromosomi

 metafase  anafase  telofase La mitosi si conclude con la citodieresi, cioè la divisione del citoplasma. Al termine della mitosi si formano due cellule identiche tra loro e alla cellula madre.

anafase OBIETTIVO COMPETENZE 1. Quanti tipi di riproduzioni cellulari conosci? 2. Guarda il disegno della mitosi: descrivi con le tue parole che cosa succede nelle diverse fasi.

telofase

3. Qual è l’ultima fase della mitosi?

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metafase

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Viventi

UNITÀ 2 LA CLASSIFICAZIONE DEGLI ORGANISMI

Lezione

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VIVENTI

Come si classificano i viventi

Cosa significa classificare in biologia? In biologia, classificare significa raggruppare gli esseri viventi in categorie secondo criteri oggettivi, cioè condivisi da tutti.

Quali sono state le prime classificazioni? La prima classificazione degli organismi viventi è stata fatta dal filosofo Aristotele che usava soprattutto criteri morfologici, cioè classificava gli organismi in base all’aspetto esteriore. In seguito sono stati utilizzati anche criteri anatomici, che si riferiscono alla struttura degli organi interni, e criteri fisiologici, che si riferiscono alle loro funzioni.

Glossario internazionale Criteri per classificare

In che modo la teoria dell’evoluzione aiuta a classificare gli organismi?

DIRITTO – La fonte principale dell’ordinamento giuridico

VOLUME

Gli organismi che possiedono organi omologhi hanno avuto un antenato comune e sono inseriti nella stessa categoria di classificazione. In questo caso per classificare si utilizza il criterio evolutivo.

Quali sono i metodi usati oggi per classificare? Oggi si utilizzano i criteri ecologici, che sono legati all’ambiente di vita degli organismi, i criteri etologici, che sono legati al loro comportamento, e i criteri biochimici, che sono legati alle caratteristiche della molecola del DNA.

Che cosa afferma la teoria dell’evoluzione proposta da Charles Darwin?

OBIETTIVO COMPETENZE

Per Charles Darwin gli esseri viventi si modificano nel tempo, cioè evolvono, per adattarsi all’ambiente in cui vivono. Questi adattamenti spiegano le somiglianze e le differenze tra gli organismi.

pipistrello

balena

Che cosa sono gli organi omologhi?

Gli organi omologhi sono organi che appartengono ad animali molto diversi e svolgono funzioni diverse. Se però andiamo a vedere la struttura interna di questi organi, ci accorgiamo che è la stessa.

1. Quali differenze osservi tra le ali del pipistrello e le pinne della balena? 2. Da che cosa dipende la loro diversa forma? 3. Che tipo di criterio di classificazione stai usando per classificare questi due animali?

Le pinne dell’otaria, che servono per nuotare, e le ali degli uccelli, che servono per il volo, sono organi omologhi.

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Viventi

UNITÀ 2 LA CLASSIFICAZIONE DEGLI ORGANISMI

LA CLASSIFICAZIONE DEGLI ORGANISMI

VIVENTI

DIRITTO – La fonte principale dell’ordinamento giuridico

Lezione

Dare un nome agli organismi

Glossario internazionale Tre domini

Quali sono le categorie sistematiche introdotte da Linneo?

Qual è la categoria fondamentale della classificazione?

Il naturalista Linneo, nel Settecento, ha introdotto una classificazione dei viventi basata su criteri morfologici, anatomici e fisiologici. Linneo ha individuato 5 categorie sistematiche: la specie, il genere, l’ordine, la classe e il regno. La categoria fondamentale è la specie che raggruppa organismi molto simili tra loro, mentre la categoria più ampia è il regno.

È la specie, la categoria che riunisce gli organismi con caratteristiche simili che, accoppiandosi tra loro, generano individui simili e fecondi, cioè capaci a loro volta di generare dei figli.

Quali categorie sistematiche sono state aggiunte a quelle di Linneo?

Che cos’è la nomenclatura binomia?

La nomenclatura binomia serve per dare il nome scientifico agli organismi. È stata usata per la prima volta da Linneo. Il nome di ogni organismo è formato da due termini in latino. Il primo termine si riferisce al genere, il secondo termine si riferisce alla specie.

Quando sono stati scoperti i batteri, gli organismi sono stati divisi in 3 domini: archeobatteri, batteri ed eucarioti. Il dominio degli eucarioti comprende il regno dei protisti, il regno dei funghi, il regno delle piante e il regno degli animali.

Rhododendron ferrugineum Rhododendron hirsutum

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UNITÀ 2 LA CLASSIFICAZIONE DEGLI ORGANISMI VIVENTI

Quali categorie sistematiche sono utilizzate oggi per classificare?

DIRITTO – La fonte principale dell’ordinamento giuridico

Le categorie sistematiche della classificazione attuale sono ordinate dalla più ristretta alla più ampia e sono: specie, genere, famiglia, ordine, classe, phylum, regno e dominio.

Genere

Specie

Ordine Famiglia

Phylum

Classe

Regno

Dominio

OBIETTIVO COMPETENZE 1. Perché il grafico ha la forma di una piramide? 2. Qual è l’animale classificato? 3. Qual è la categoria alla base della piramide?

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Viventi

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ATTIVITÀ

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DIRITTO – La fonte principale dell’ordinamento giuridico

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VIVENTI

è la più piccola unità dei

citoplasma eucariote microscopio

la cellula procariote che ha una struttura molto semplice

che cos’è?

viventi

con quale strumento si osserva?

con il

UNITÀ

1. Completa la mappa con i termini corretti.

Test interattivi

• • • •

LA CELLULA

quanti tipi di cellule esistono?

quali sono le parti comuni a tutti i tipi?

la membrana plasmatica, il e il DNA

la cellula che ha una struttura complessa

2. Vero o falso? a. Tutti gli esseri viventi si riproducono. b. Gli esseri viventi non crescono. c. Tutti gli esseri viventi sono formati da cellule. d. Gli esseri viventi unicellulari sono formati da una sola cellula. e. Gli organi si trovano negli organismi unicellulari. f. Le cellule procariote si riproducono per mitosi.

3. Collega il termine con la definizione corretta. a. Ciclo vitale

1. Organulo che permette il movimento delle cellule.

b. Tessuto

2. Comprende nascita, crescita, riproduzione e morte.

c. Flagello

3. Seconda fase della mitosi.

d. Metafase

4. Insieme di cellule specializzate.

4. Scegli la soluzione corretta. A. Che cos’è la scissione binaria? a. La riproduzione della cellula procariote. b. La riproduzione della cellula eucariote. B. Come si osservano le cellule? a. A occhio nudo. b. Con il microscopio. PERCORSI FACILITATI

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ATTIVITÀ Test interattivi

• • • •

categorie Linneo

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1. Completa la mappa con i termini corretti. è il sistema che suddivide gli organismi viventi in

omologhi che cos’è?

specie qual è la categoria più stretta?

LA CLASSIFICAZIONE DEI VIVENTI

chi è il padre della classificazione moderna?

che cosa prende in considerazione il criterio evolutivo?

gli organi

2. Vero o falso? a. Aristotele è stato il primo a classificare gli organismi. b. I criteri anatomici si basano sul funzionamento degli organi interni. c. Gli organi omologhi hanno la forma esterna molto simile. d. Linneo ha introdotto la nomenclatura binomia. e. La specie è la categoria fondamentale della classificazione. f. I domini sono tre.

3. Collega il termine con la definizione corretta. a. Genere

1. Metodo per dare un nome agli organismi.

b. Nomenclatura binomia

2. Criterio di classificazione basato sul comportamento.

c. Criterio etologico

3. Categoria più ampia della specie.

d. Criterio morfologico

4. Criterio di classificazione basato sull’aspetto esteriore.

4. Scegli la soluzione corretta. A. Chi ha proposto la teoria dell’evoluzione? a. Linneo. b. Darwin. B. Quali sono i criteri di classificazione legati all’ambiente di vita? a. Criteri ecologici. b. Criteri biochimici. PERCORSI FACILITATI

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DIRITTO – La fonte principale dell’ordinamento giuridico

Viventi

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Corpo umano

UNITÀ 1 L’APPARATO RESPIRATORIO CORPO UMANO

L’APPARATO RESPIRATORIO

DIRITTO – La fonte principale dell’ordinamento giuridico

Lezione

La respirazione e l’apparato respiratorio

Dove avviene la respirazione polmonare?

Glossario internazionale La respirazione cellulare

Quali sono gli organi dell’apparato respiratorio?

La respirazione polmonare avviene nell’apparato respiratorio. Questo apparato permette di introdurre ossigeno nel nostro corpo e di eliminare l’anidride carbonica. All’interno dell’organismo l’ossigeno è trasportato dal sangue verso tutte le cellule del corpo. La respirazione polmonare è detta anche respirazione esterna.

L’apparato respiratorio è composto dalle vie respiratorie e dai polmoni. Le vie respiratorie sono dei canali in cui l’aria passa prima di arrivare ai polmoni. Il naso, la bocca, la faringe, la laringe, la trachea, i bronchi e i bronchioli formano le vie respiratorie. faringe

Dove avviene la respirazione cellulare?

La respirazione cellulare avviene nei mitocondri delle cellule ed è chiamata anche respirazione interna.

A cosa serve la respirazione cellulare?

naso

laringe trachea

polmone sinistro

polmone destro

I mitocondri assomigliano a delle piccole centrali energetiche. Nei mitocondri, l’ossigeno che è stato introdotto con la respirazione polmonare viene utilizzato come reagente per la combustione del glucosio. Da questa reazione chimica si ottengono come prodotti energia, acqua e anidride carbonica. GLUCOSIO

bronchioli

ACQUA

ANIDRIDE CARBONICA

OSSIGENO

OBIETTIVO COMPETENZE 1. In che modo l’ossigeno entra nel corpo e raggiunge le cellule? 2. Quali organi partecipano alla respirazione esterna? 3. Qual è il prodotto di rifiuto della respirazione cellulare? 4. Perché la respirazione cellulare è importante per l’organismo?

ENERGIA

Dove va a finire l’anidride carbonica?

L’anidride carbonica esce dalle cellule e passa nel sangue che la riporta ai polmoni. Da qui l’anidride carbonica è inviata all’esterno attraverso l’espirazione. 156 VOLUME

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Corpo umano

UNITÀ 1 L’APPARATO RESPIRATORIO

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UNITÀ

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CORPO UMANO

Il percorso dell’aria

Glossario internazionale IL meccanismo della fonazione

Da dove entra l’aria?

ciglia

muco

impurità

L’aria entra nell’organismo sia dalla bocca sia dal naso.

Perché è meglio respirare con il naso?

Perché nelle cavità nasali si trovano cellule che producono muco, una sostanza densa e viscosa che trattiene la polvere, i virus e i batteri, e cellule dotate di ciglia che vibrano e allontanano le particelle estranee. Nella bocca non ci sono queste cellule, quindi i virus e i batteri possono entrare nell’organismo senza essere trattenuti.

cellule che producono muco

naso

Come prosegue il cammino dell’aria?

bocca

L’aria passa dal naso e dalla bocca alla faringe, quel tratto di apparato respiratorio che comunemente chiamiamo gola. Nella faringe passa anche il cibo. Per impedire che il cibo continui il suo percorso nelle vie respiratorie, una piccola struttura chiamata epiglottide chiude il canale respiratorio durante la deglutizione. Dalla faringe l’aria passa nella laringe, dove si trovano le corde vocali.

faringe epiglottide

corde vocali laringe

A che cosa servono le corde vocali?

Le corde vocali sono le cartilagini che vibrano al passaggio dell’aria e ci permettono di emettere suoni.

Come fa l’aria ad arrivare ai polmoni?

Dopo la laringe, l’aria passa nella trachea. La trachea si divide in due parti chiamate bronchi; ogni bronco entra in un polmone e si divide. I polmoni sono formati da tanti tubicini sottili chiamati bronchioli, che terminano con dei piccoli rigonfiamenti, gli alveoli polmonari.

Come sono fatti i polmoni?

I polmoni sono due organi a forma di cono, protetti dalla costole della gabbia toracica e delimitati nella parte inferiore dal muscolo diaframma. I polmoni contengono centinaia di milioni di alveoli e una rete molto fitta di capillari sanguigni.

OBIETTIVO COMPETENZE 1. Perché le corde vocali hanno questo nome? 2. Pensa alla pronuncia delle vocali e a quella delle consonanti: noti qualche differenza?

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DIRITTO – La fonte principale dell’ordinamento giuridico

Lezione

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Corpo umano

UNITÀ 1 L’APPARATO RESPIRATORIO CORPO UMANO

L’APPARATO RESPIRATORIO

DIRITTO – La fonte principale dell’ordinamento giuridico

Lezione

La respirazione

Glossario internazionale Gli atti respiratori

Quali sono i movimenti respiratori?

La funzione dell’apparato respiratorio è quella di far entrare ossigeno nell’organismo ed eliminare anidride carbonica. Questo avviene attraverso due movimenti respiratori, l’inspirazione e l’espirazione.

Che cos’è un atto respiratorio?

L’inspirazione è il movimento con cui l’aria entra nel nostro organismo; l’espirazione è il movimento con cui l’aria esce. Questi due movimenti insieme costituiscono un atto respiratorio.

Che cosa succede durante l’inspirazione?

Durante l’inspirazione i muscoli intercostali si contraggono e il diaframma si abbassa. In questo modo il volume della gabbia toracica aumenta, i polmoni si espandono e l’aria entra nei polmoni.

Che cosa succede durante l’espirazione?

Durante l’espirazione i muscoli intercostali e il diaframma si rilassano e il volume della gabbia toracica diminuisce. I polmoni si comprimono e l’aria esce.

INSPIRAZIONE

la gabbia toracica si solleva quando i muscoli intercostali si contraggono

ESPIRAZIONE

la gabbia toracica si abbassa quando i muscoli intercostali si rilassano

aria inspirata

aria espirata

polmone

il diaframma si contrae e si abbassa

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il diaframma si rilassa e si solleva

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Corpo umano VOLUME

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UNITÀ 1 L’APPARATO RESPIRATORIO

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CORPO UMANO

Che cosa controlla la nostra respirazione?

La respirazione è controllata dal centro della respirazione, un gruppo di cellule situate alla base del cervello. Il centro della respirazione invia segnali al diaframma e ai muscoli che controllano il ritmo degli atti respiratori, per accelerarlo o rallentarlo. Gli scambi gassosi avvengono per diffusione. L’ossigeno attraversa le pareti degli alveoli e poi quella dei capillari e viene portato dal sangue verso tutte le cellule dell’organismo. L’anidride carbonica compie il percorso contrario: attraversa prima le pareti dei capillari poi quella degli alveoli e raggiunge i polmoni per essere mandata all’esterno con l’espirazione. aria espirata

aria inspirata

sangue ricco di anidride carbonica

parete dell’alveolo

l’ossigeno passa dagli alveoli al sangue

sangue arricchito di ossigeno l’anidride carbonica passa dal sangue agli alveoli

OBIETTIVO COMPETENZE 1. Con un po’ di allenamento riesci a trattenere il respiro per qualche secondo. Gli apneisti hanno tempi da record, ma perché non puoi smettere di respirare? 2. Pensa alla tua giornata: il ritmo degli atti respiratori è sempre lo stesso? Quando e come cambia?

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Come avvengono gli scambi gassosi negli alveoli?

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UNITÀ 2 L’APPARATO CARDIOCIRCOLATORIO E L’APPARATO ESCRETORE CORPO UMANO

L’APPARATO CARDIOCIRCOLATORIO E L’APPARATO ESCRETORE

Lezione

L’apparato cardiocircolatorio

Glossario internazionale La composizione del sangue

Qual è la funzione dell’apparato cardiocircolatorio?

DIRITTO – La fonte principale dell’ordinamento giuridico 32

Corpo umano

L’apparato cardiocircolatorio trasporta in tutto l’organismo le sostanze utili alle cellule, come l’acqua, i sali minerali, le sostanze nutritive e l’ossigeno. Ha anche la funzione di allontanare le sostanze di rifiuto come l’anidride carbonica.

Da che cosa è formato?

È formato dal sangue, dal cuore e dai vasi sanguigni.

Che cos’è il sangue?

plasma (55%)

Il sangue è un tessuto connettivo fluido. Il sangue circola nei vasi sanguigni grazie alla spinta data dal cuore.

piastrine

Quali sono i suoi componenti?

globuli bianchi

Il sangue è formato da una parte liquida, chiamata plasma, e da una parte corpuscolata. La parte corpuscolata è costituita dalle cellule del sangue: globuli rossi, globuli bianchi e piastrine.

globuli rossi (44%)

A che cosa servono i globuli rossi?

I globuli rossi sono le cellule specializzate per trasportare ossigeno e anidride carbonica. Questo trasporto è permesso dalla proteina emoglobina che riesce a trasportare contemporaneamente 4 molecole di ossigeno. Quando il sangue arriva nei tessuti del nostro corpo lascia l’ossigeno e prende l’anidride carbonica per eliminarla. I globuli rossi hanno la forma di un piccolo disco. Non hanno il nucleo e non possono riprodursi, per questo vengono continuamente prodotti dal midollo rosso delle ossa.

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CORPO UMANO

UNITÀ

A che cosa servono i globuli bianchi?

DIRITTO – La fonte principale dell’ordinamento giuridico

I globuli bianchi difendono l’organismo dall’attacco di virus, batteri e parassiti. I globuli bianchi sono prodotti dal midollo osseo, dai linfonodi e dalla milza, ma sono anche in grado di riprodursi perché hanno il nucleo. Esistono diversi tipi di globuli bianchi e ognuno ha una funzione precisa.

A che cosa servono le piastrine? Quando ci tagliamo, il sangue inizia a uscire dai vasi sanguigni e intervengono le piastrine che formano una specie di “tappo” intorno alla ferita. Le piastrine stimolano la produzione di fibrina, che è una proteina che intrappola i globuli rossi e chiude completamente la ferita. A contatto con l’aria la fibrina si indurisce e forma quella che noi chiamiamo crosta.

Da che cosa è formato il plasma?

Il plasma è composto soprattutto da acqua in cui sono disciolte le sostanze nutritive, gli ormoni, gli anticorpi e i prodotti di rifiuto delle cellule.

OBIETTIVO COMPETENZE “Sono caduto con la bici e mi sono sbucciato il ginocchio” Per fortuna non è niente di grave, ma l’organismo mette in atto una serie di risposte per affrontare il problema. 1. Perché il sangue esce dalla ferita? 2. Quali parti dell’apparato cardiocircolatorio sono state lesionate? 3. In breve tempo, il sangue non esce più dalla ferita: quali componenti del sangue sono entrate in azione? 4. Che cosa si forma sulla superficie della ferita? 5. Quali cellule del sangue difendono l’organismo?

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L’APPARATO CARDIOCIRCOLATORIO E L’APPARATO ESCRETORE

DIRITTO – La fonte principale dell’ordinamento giuridico

Lezione

Corpo umano

I vasi sanguigni

Glossario internazionale I vasi sanguigni

Dove scorre il sangue?

Il sangue scorre nei vasi sanguigni che arrivano in tutti i tessuti del corpo, attraverso un percorso chiuso. Infatti il sangue scorre nei vasi senza mai uscirne.

vena cava superiore

Quali sono i tipi di vasi sanguigni?

aorta

Abbiamo tre tipi di vasi sanguigni: le arterie, le vene e i capillari.

vena cava inferiore

Come sono fatte le arterie?

Le arterie hanno pareti spesse ed elastiche, che si contraggono e si dilatano per permettere lo scorrimento del sangue. Le arterie si trovano in profondità, tranne quelle del polso e del collo che puoi vedere a occhio nudo.

Qual è la funzione delle arterie?

Le arterie trasportano sangue ricco di ossigeno dal cuore verso i tessuti, a eccezione delle arterie polmonari che trasportano il sangue ricco di anidride carbonica verso i polmoni. L’arteria più grande del nostro corpo è l’aorta.

Come sono fatte le vene?

Le pareti delle vene sono meno spesse di quelle delle arterie e hanno poche fibre muscolari. Per questo motivo non possono contrarsi. Il sangue si muove all’interno delle vene molto lentamente. Riesce a ritornare verso il cuore grazie alle contrazioni dei muscoli delle gambe. Le valvole a nido di rondine impediscono al sangue di tornare indietro. Le vene di maggiori dimensioni sono la vena cava superiore e la vena cava inferiore.

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UNITÀ 2 L’APPARATO CARDIOCIRCOLATORIO E L’APPARATO ESCRETORE

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CORPO UMANO

Qual è la funzione delle vene?

Le vene sono i vasi che portano il sangue dai tessuti al cuore. Al loro interno scorre sangue ricco di anidride carbonica, con l’eccezione delle vene polmonari che portano il sangue ricco di ossigeno dai polmoni al cuore.

DIRITTO – La fonte principale dell’ordinamento giuridico

Che cosa sono i capillari?

I capillari sono i vasi con il diametro più piccolo e hanno pareti sottilissime. Proprio grazie a queste pareti avvengono gli scambi di gas e sostanze nutritive. I capillari collegano le ramificazioni delle arterie, le arteriole, con le ramificazioni delle vene, le venule. I capillari arteriosi portano ossigeno e sostanze nutritive alle cellule dell’organismo; i capillari venosi raccolgono le sostanze di rifiuto e l’anidride carbonica e tornano al cuore.

arteriola capillari arteriosi

capillari venosi

venula

OBIETTIVO COMPETENZE In una delle prime lezioni di educazione fisica il tuo insegnante ti ha fatto rilevare le pulsazioni del cuore a riposo e sotto sforzo. 1. Quali sono i punti del tuo corpo dove puoi fare questa operazione nel modo migliore? 2. Sai spiegare perché?

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UNITÀ 2 L’APPARATO CARDIOCIRCOLATORIO E L’APPARATO ESCRETORE CORPO UMANO

L’APPARATO CARDIOCIRCOLATORIO E L’APPARATO ESCRETORE

Lezione

La circolazione del sangue

Glossario internazionale Il cuore sotto la lente

Che cos’è il cuore?

DIRITTO – La fonte principale dell’ordinamento giuridico 32

Corpo umano

Il cuore è un muscolo cavo, costituito da tessuto muscolare striato, il miocardio, che si contrae in maniera involontaria. Si trova al centro del torace tra i due polmoni.

Come è fatto il cuore?

Il cuore è suddiviso in una parte destra e in una parte sinistra non comunicanti tra loro. Nella parte destra circola il sangue venoso, carico di anidride carbonica, nella parte sinistra circola il sangue arterioso carico di ossigeno. Ciascuna parte del cuore è divisa in due cavità. La cavità superiore è l’atrio, la cavità inferiore è il ventricolo. Ogni atrio comunica con il suo ventricolo per mezzo di una valvola.

Come si chiamano i suoi movimenti?

Il cuore funziona come una pompa. La fase di contrazione è la sistole, la fase di rilassamento è la diastole. La loro successione ritmica permette al sangue di raggiungere tutte le parti del corpo. La successione di due sistoli e due diastoli è detta ciclo cardiaco.

Qual è la funzione del cuore?

Il cuore, contraendosi e dilatandosi fa circolare il sangue in tutto il corpo attraverso due circuiti separati: la piccola circolazione e la grande circolazione. 166 VOLUME

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UNITÀ 2 L’APPARATO CARDIOCIRCOLATORIO E L’APPARATO ESCRETORE VOLUME

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CORPO UMANO

UNITÀ

Qual è il percorso della piccola circolazione?

DIRITTO – La fonte principale dell’ordinamento giuridico

La piccola circolazione inizia nel ventricolo destro del cuore che si contrae e spinge il sangue venoso nelle arterie polmonari che lo portano ai polmoni. Qui il sangue si carica di ossigeno e attraverso le vene polmonari ritorna all’atrio sinistro del cuore. La piccola circolazione è chiamata anche circolazione polmonare.

Qual è il percorso della grande circolazione?

La grande circolazione inizia con la contrazione del ventricolo sinistro, che spinge il sangue arterioso nell’aorta. Da qui, attraverso le arterie sempre più sottili e ai capillari, raggiunge le cellule del corpo dove cede ossigeno e sostanze nutritive. Attraverso una serie di vene sempre più grandi, il sangue carico di anidride carbonica arriva nella vena cava superiore e nella vena cava inferiore che tornano nell’atrio destro del cuore. vena cava superiore arteria polmonare destra

aorta arteria polmonare sinistra

vene polmonari destre

vene polmonari sinistre atrio sinistro

atrio destro ventricolo sinistro valvole ventricolo destro

vena cava inferiore

OBIETTIVO COMPETENZE 1. Quale percorso deve fare il sangue venoso per ricaricarsi di ossigeno? 2. Da quale parte del cuore esce il sangue arterioso che deve raggiungere tutte le cellule del corpo? 3. Che cosa succede quando un atrio del cuore è in fase di sistole? 4. Che cosa succede quando un ventricolo del cuore è in fase di diastole? 5. Che cos’è il ciclo cardiaco?

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UNITÀ 2 L’APPARATO CARDIOCIRCOLATORIO E L’APPARATO ESCRETORE CORPO UMANO

L’APPARATO CARDIOCIRCOLATORIO E L’APPARATO ESCRETORE

DIRITTO – La fonte principale dell’ordinamento giuridico

Lezione

Corpo umano

L’apparato escretore

Glossario internazionale

Che cos’è l’escrezione?

Qual è la struttura dei reni?

Quali organi e apparati permettono l’escrezione?  L’apparato escretore elimina l’acqua in eccesso

Qual è la funzione dei reni?

L’escrezione è l’insieme dei processi che permettono al nostro organismo di eliminare i rifiuti per evitare che queste sostanze diventino tossiche per l’organismo.

e le scorie azotate sotto forma di urina.  L’apparato respiratorio elimina l’anidride carbonica sotto forma di vapore.  L’apparato tegumentario elimina acqua, sali, acidi e urea attraverso il sudore.  Il fegato trasforma l’ammoniaca in urea meno tossica.

Le unità funzionali del rene sono i nefroni. Ogni nefrone comprende una massa di capillari, il glomerulo, avvolta dalla capsula di Bowman, e un tubicino lungo e sottile, il tubulo renale. I reni hanno due funzioni importanti: la filtrazione del sangue e il riassorbimento dell’acqua.

Come avviene la filtrazione?

Come è fatto l’apparato escretore?

L’apparato escretore è costituito dai due reni e dalle vie urinarie. Le vie urinarie sono formate dagli ureteri, dalla vescica e dall’uretra. rene uretere

Il sangue raggiunge il glomerulo attraverso l’arteria renale. Nel glomerulo, il sangue è filtrato e l’acqua, i sali minerali e il glucosio formano il filtrato glomerulare che si raccoglie nella capsula di Bowman.

Come avviene il riassorbimento?

Il filtrato glomerulare passa nel tubulo renale, dove avviene il riassorbimento di gran parte dell’acqua. Il sangue depurato e con la giusta concentrazione di acqua e sali minerali torna nella circolazione sanguigna attraverso i capillari venosi e la vena renale.

Che cosa succede a ciò che non è stato riassorbito? Il liquido che rimane forma l’urina che viene convogliata nella vescica attraverso gli ureteri. La vescica è un sacco muscolare che accoglie l’urina. Quando è piena si contrae e l’urina esce all’esterno attraverso un condotto chiamato uretra.

vescica

uretra

OBIETTIVO COMPETENZE 1. Perché è così importante bere anche se non si ha sete? 2. Che cosa succede se la quantità di acqua introdotta nell’organismo non è sufficiente?

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Corpo umano

UNITÀ 3 IL SISTEMA LINFATICO E IL SISTEMA IMMUNITARIO

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Il sistema linfatico

Glossario internazionale Come si forma la linfa

Come avviene lo scambio di sostanze tra le cellule e il sangue?

Qual è il percorso della linfa?

Lo scambio di sostanze tra il sangue e le cellule avviene attraverso il liquido interstiziale che circonda ogni cellula.

Che cos’è il liquido interstiziale?

Il liquido interstiziale è formato dal plasma fuoriuscito dai vasi sanguigni. Nel liquido interstiziale si accumulano anche alcune molecole di grosse dimensioni come i lipidi, i batteri o le cellule morte che non riescono ad attraversare la parete dei vasi sanguigni.

Qual è la funzione del sistema linfatico?

Il sistema linfatico è formato dai vasi linfatici, che si dividono in vasi sempre più piccoli chiamati capillari linfatici, e dagli organi linfoidi. Quando il liquido interstiziale entra nei capillari linfatici prende il nome di linfa.

Gli organi linfoidi sono la milza, il timo e le tonsille.

OBIETTIVO COMPETENZE

capillari linfatici arteria

cellule immerse nel liquido interstiziale

vaso linfatico

Quali sono gli organi linfoidi?

La milza è l’organo linfoide più voluminoso e ha il compito di purificare il sangue, produrre i linfociti e distruggere i globuli rossi vecchi o danneggiati. Nel timo, i linfociti prodotti dal midollo osseo maturano e diventano attivi. Le tonsille si trovano in fondo alla cavità orale e sono una prima difesa contro gli agenti infettivi che penetrano nel corpo attraverso la bocca o il naso.

Come è fatto il sistema linfatico?

vena

La linfa è spinta nei vasi linfatici grazie alle contrazioni dei muscoli scheletrici. Lungo i vasi linfatici ci sono degli ammassi di tessuto chiamati linfonodi. Possiamo paragonare i linfonodi a delle “stazioni” dove la linfa viene purificata prima di essere introdotta di nuovo nella circolazione sanguigna. Quando è in corso un’infezione, i linfonodi producono i linfociti. I linfociti sono i globuli bianchi che combattono contro i virus e i batteri che entrano nel nostro organismo.

Qual è la funzione degli organi linfoidi?

Il sistema linfatico ha il compito di raccogliere il liquido interstiziale e di riportarlo nella circolazione sanguigna.

Ti è mai capitato di avere mal di gola e sentire dolore quando deglutisci? La causa è spesso l’ingrossamento delle tonsille che si trovano in fondo alla bocca. 1. Che cosa sono le tonsille? 2. Di quale sistema fanno parte? 3. Secondo te, è un bene o un male per il corpo quando sono gonfie? 4. Perché si dice spesso che le tonsille si comportano come delle sentinelle?

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DIRITTO – La fonte principale dell’ordinamento giuridico

Lezione

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Corpo umano

UNITÀ 3 IL SISTEMA LINFATICO E IL SISTEMA IMMUNITARIO CORPO UMANO

IL SISTEMA LINFATICO E IL SISTEMA IMMUNITARIO

DIRITTO – La fonte principale dell’ordinamento giuridico

Lezione

Il sistema immunitario: le difese aspecifiche

Glossario internazionale La reazione infiammatoria

A che cosa serve il sistema immunitario?

Il sistema immunitario difende l’organismo dagli agenti patogeni che lo attaccano dall’esterno. Le difese messe in atto dal sistema immunitario possono essere aspecifiche o specifiche.

Che cosa sono le difese aspecifiche?

Le difese aspecifiche sono meccanismi di difesa che agiscono sempre nello stesso modo e contro qualsiasi tipo di agente patogeno.

Quali sono le difese aspecifiche?

Le prime difese che mette in atto l’organismo sono le barriere fisiche, come la pelle e le mucose, e le barriere chimiche, come le secrezioni acide.

Che cosa succede quando i batteri penetrano nell’organismo?

Quando i microrganismi superano le prime barriere di difesa e penetrano nell’organismo si attiva una reazione infiammatoria. La zona attaccata diventa rossa e gonfia, aumenta l’afflusso di sangue e si attiva la seconda difesa aspecifica che è formata dai fagociti.

lacerazione della pelle

gonfiore

fagociti

batteri segnali chimici globulo bianco

vaso sanguigno

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UNITÀ 3 IL SISTEMA LINFATICO E IL SISTEMA IMMUNITARIO VOLUME

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Qual è il compito dei fagociti?

I fagociti sono globuli bianchi particolari che inglobano e distruggono i microrganismi. Quelli più attivi si trasformano in macrofagi e sono in grado di raggiungere tutte le parti del corpo.

Come fanno i fagociti a riconoscere le sostanze estranee?

DIRITTO – La fonte principale dell’ordinamento giuridico

I fagociti riconoscono le molecole da attaccare perché tutto ciò che è estraneo all’organismo ha sulla superficie dei segni di riconoscimento chiamati antigeni.

Che cos’è la febbre?

La febbre è la reazione dell’organismo quando l’infezione supera il livello di guardia. I macrofagi producono i pirogeni, le proteine che segnalano che c’è una infezione in corso. L’aumento della temperatura del corpo serve a rallentare la riproduzione di virus e batteri e a far funzionare meglio le difese dell’organismo.

OBIETTIVO COMPETENZE Osserva con attenzione l’immagine e spiega che cosa rappresenta il disegno. fagocita

batterio

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UNITÀ 3 IL SISTEMA LINFATICO E IL SISTEMA IMMUNITARIO CORPO UMANO

IL SISTEMA LINFATICO E IL SISTEMA IMMUNITARIO

DIRITTO – La fonte principale dell’ordinamento giuridico

Lezione

Il sistema immunitario: le difese specifiche

Glossario internazionale Come si difende l’organismo

Che cosa sono le difese specifiche?

Le difese immunitarie specifiche riconoscono un particolare tipo di agente patogeno e attivano la risposta immunitaria specifica per eliminarlo. I responsabili della difesa specifica sono un altro tipo di globuli bianchi, i linfociti B e i linfociti T.

Come agiscono i linfociti B?

Quando un linfocita B riconosce un antigene, produce gli anticorpi. Gli anticorpi sono delle proteine che si legano all’antigene e lo etichettano in modo che i fagociti lo possano individuare e distruggere. anticorpi

siti di legame per l’antigene

molecola di antigene

anticorpo

Che cosa sono i linfociti T?

I linfociti T maturano nel timo e si differenziano in linfociti T-killer e linfociti T-helper.

Come agiscono i linfociti T?

I linfociti T-killer distruggono immediatamente gli agenti patogeni. I linfociti T- helper stimolano i linfociti B a riprodursi e a generare le cellule della memoria.

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UNITÀ 3 IL SISTEMA LINFATICO E IL SISTEMA IMMUNITARIO

CORPO UMANO

Le cellule della memoria ricordano i virus e i batteri che hanno già eliminato, e in caso di nuovo contatto garantiscono una risposta immunitaria più veloce. Si dice che l’organismo ha l’immunità acquisita. Alcune cellule della memoria hanno una vita molto lunga, per questo l’organismo si ammala solo una volta nella vita di varicella o di morbillo. Invece le cellule della memoria dell’influenza o del raffreddore vivono poco ed è per questo che nella nostra vita prendiamo più volte l’influenza.

L’organismo può acquisire l’immunità artificiale grazie alla somministrazione di vaccini. I vaccini contengono organismi patogeni, uccisi o attenuati, ma ancora in grado di attivare la risposta immunitaria di un organismo e favorire la produzione degli anticorpi e delle cellule della memoria.

Che cosa sono i sieri?

I sieri contengono anticorpi già pronti e vengono utilizzati quando l’organismo non riesce a produrli da solo. I sieri danno all’organismo l’immunità passiva.

Che cosa sono le allergie?

Sono reazioni infiammatorie violente che si manifestano con tosse, starnuti, difficoltà respiratorie e sono causate dal contatto con particolari antigeni detti allergeni.

linfocita B Infezione iniziale

cellula della memoria linfocita B

linfocita B

cellula della memoria

1. Perché è importante vaccinarsi? 2. Quale importanza ha avuto la scoperta dei vaccini? 3. Cerca in rete informazioni su come sono cambiate le vaccinazioni negli ultimi cinquant’anni.

Infezione successiva

linfocita B

OBIETTIVO COMPETENZE

linfocita B

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DIRITTO – La fonte principale dell’ordinamento giuridico

Che cos’è l’immunità artificiale?

Che funzione hanno le cellule della memoria?

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ATTIVITÀ

CORPO UMANO

L’APPARATO RESPIRATORIO

DIRITTO – La fonte principale dell’ordinamento giuridico

1. Completa la mappa con i termini corretti.

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Corpo umano

anidride carbonica espirazione ossigeno

ATTIVITÀ Test interattivi

è formato dalle vie respiratorie e dai

polmoni sangue

da che cosa è formato?

come è collegato con tutte le cellule del corpo?

L’APPARATO RESPIRATORIO come avviene la respirazione?

attraverso

il che porta l’ossigeno in tutto il corpo

attraverso una fase di inspirazione e una fase di

a che cosa serve?

serve a fornire all’organismo ed eliminare

2. Vero o falso? a. La respirazione serve per fornire al nostro organismo l’anidride carbonica. b. La respirazione cellulare avviene nei mitocondri. c. La faringe fa parte dell’apparato respiratorio. d. L’inspirazione permette di eliminare anidride carbonica. e. Un atto respiratorio è formato da inspirazione ed espirazione. f. Il centro della respirazione controlla il ritmo degli atti respiratori.

3. Collega il termine con la definizione corretta. a. Corde vocali

1. Muscolo che delimita i polmoni.

b. Trachea

2. Sostanza densa che si trova nel naso.

c. Muco

3. Organo dell’apparato respiratorio.

d. Diaframma

4. Organi che permettono la produzione dei suoni.

4. Scegli la soluzione corretta. A. Quali sono i prodotti della respirazione cellulare? a. Anidride carbonica, acqua ed energia. b. Ossigeno, acqua ed energia. B. Dove avvengono gli scambi gassosi? a. Nei mitocondri. b. Negli alveoli polmonari. 160

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UNITÀ 1 L’EVOLUZIONE DELLA VITA

L’EVOLUZIONE DELLA VITA

VIVENTI

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Lezione

La teoria dell’evoluzione

Glossario internazionale Il viaggio di Darwin

Che cosa sono le teorie del creazionismo e del fissismo?

Fino al XVIII secolo i filosofi e i naturalisti credevano nella teoria del creazionismo e nella teoria del fissismo: esse affermavano che le specie viventi sono state create da Dio e nel tempo sono rimaste sempre uguali.

Chi è stato il primo scienziato a sostenere che gli organismi si modificano nel tempo?

È stato il naturalista Lamarck. Secondo la sua teoria gli organismi si modificano per adattarsi all’ambiente. Il continuo uso di un organo lo rinforza mentre il non uso lo indebolisce fino a farlo scomparire. Secondo Lamarck questi cambiamenti che avvengono negli organismi si trasmettono dai genitori ai figli.

Quale scienziato ha elaborato la teoria dell’evoluzione?

La teoria dell’evoluzione per selezione naturale è stata enunciata da Charles Darwin nel 1859, dopo aver analizzato i dati raccolti durante il suo lungo viaggio attorno al mondo.

Quali sono i punti principali della teoria dell’evoluzione?

I punti principali sono cinque. 1. Gli organismi di una popolazione tendono a generare molti figli, ma il numero di individui di una popolazione non supera mai un certo limite. 2. Il meccanismo che limita la crescita di una popolazione è la lotta per l’esistenza, per il cibo, per lo spazio e per le risorse. 3. Alla nascita ogni individuo presenta le caratteristiche tipiche della sua specie insieme ad altre caratteristiche che lo rendono diverso dagli altri. 4. L’ambiente opera una selezione naturale degli individui, cioè sceglie gli individui che hanno le caratteristiche più adatte a sfruttare le risorse e ad affrontare i cambiamenti dell’ambiente. 5. Tutte le specie si sono originate da un progenitore comune.

OBIETTIVO COMPETENZE 1. Osserva il disegno che illustra la teoria di Lamarck e spiega come, secondo Lamarck, le giraffe hanno allungato il collo. 2. Come potresti spiegare lo stesso fenomeno utilizzando la teoria dell’evoluzione? cerca su

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UNITÀ 1 L’EVOLUZIONE DELLA VITA

Lezione

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UNITÀ

Glossario internazionale

Che cos’è una specie in biologia?

Una specie è una popolazione di individui in grado di riprodursi e generare dei figli a loro volta in grado di riprodursi.

Lo studio dei fossili ha dimostrato che la vita si è evoluta gradualmente attraverso progressive modificazioni.

Come nasce una nuova specie?

La comparsa di una nuova specie è il risultato di processi di speciazione che durano milioni di anni e avvengono con meccanismi diversi.

Quali prove a sostegno della teoria dell’evoluzione ha portato l’anatomia comparata? L’anatomia comparata è una parte della biologia che studia gli organi omologhi tra specie diverse. Lo studio degli organi omologhi ha dimostrato che organi con un aspetto molto diverso hanno la stessa struttura ossea interna.

Come agisce il meccanismo di speciazione per isolamento geografico? Quando due popolazioni della stessa specie rimangono divise da una barriera fisica, come una catena montuosa o un braccio di mare, iniziano ad adattarsi ad ambienti diversi. Avviene un isolamento geografico, che provoca delle trasformazioni nelle due popolazioni fino a farle diventare due specie diverse.

Quali prove a sostegno della teoria dell’evoluzione ha portato lo studio degli embrioni?

Lo studio dello sviluppo embrionale ha dimostrato che gli embrioni dei vertebrati, nelle prime fasi di vita, sono molto simili.

OBIETTIVO COMPETENZE

A quali conclusioni conducono le prove raccolte dalle diverse discipline scientifiche? I fossili, la presenza di organi omologhi, lo studio dello sviluppo embrionale forniscono le prove che gli organismi hanno avuto un’origine comune e che nel tempo si sono modificati.

Che cos’è la teoria sintetica dell’evoluzione? La genetica e la biologia molecolare hanno scoperto che esistono somiglianze tra individui legate al loro DNA e alle loro proteine. Queste scoperte integrano le idee di Darwin e hanno permesso la nascita della teoria sintetica dell’evoluzione.

Osserva i disegni che mostrano il meccanismo di isolamento geografico. Spiega con le tue parole quali sono i fattori responsabili dell’isolamento geografico. C

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VIVENTI

L’origine delle specie

Quali prove a sostegno della teoria dell’evoluzione ha portato la paleontologia?

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DIRITTO – La fonte principale dell’ordinamento giuridico

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Viventi

UNITÀ 1 L’EVOLUZIONE DELLA VITA

L’EVOLUZIONE DELLA VITA

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Lezione

Glossario internazionale

Quali sono le ipotesi formulate per spiegare la comparsa della vita?

DIRITTO – La fonte principale dell’ordinamento giuridico 32

La storia della vita

Secondo molti scienziati le molecole organiche si sarebbero formate nel brodo primordiale, cioè nelle acque dei mari di circa 4 miliardi di anni fa e in particolari condizioni atmosferiche, come è stato dimostrato in un esperimento eseguito negli anni Cinquanta da Miller e Urey. Secondo altri le molecole organiche avrebbero raggiunto la Terra grazie alla caduta di meteoriti e frammenti di comete.

Quali sono state le prime forme di vita?

La vita sulla Terra è comparsa circa 3,8 miliardi di anni fa, sotto forma di organismi simili ai batteri che ancora oggi vivono negli ambienti più difficili della Terra. Le cellule procariote con il tempo si sono evolute in cellule eucariote, come sostiene la teoria dell’endosimbiosi.

batteri con flagello

batteri aerobi

cellula eucariote animale

cellula primordiale

cellula eucariote vegetale batteri fotosintetici

Quali sono i principali eventi del Precambriano?

Nel Precambriano si formano la crosta terrestre, l’atmosfera e le acque. Nei mari compaiono, 3,8 miliardi di anni fa, i primi microrganismi unicellulari. Intorno a 2,7 miliardi di anni fa compaiono i batteri capaci di compiere la fotosintesi, che arricchiscono di ossigeno l’atmosfera. Gli organismi unicellulari eucarioti compaiono circa 1 miliardo di anni fa. Circa 700 milioni di anni fa i mari si popolano dei primi organismi pluricellulari, simili alle meduse e alle spugne attuali. 266 VOLUME

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UNITÀ 1 L’EVOLUZIONE DELLA VITA

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Quali sono i principali eventi del Paleozoico?

PERCORSO

UNITÀ

Osserva le figure e sotto ciascuna scrivi quale periodo della storia della Terra mostra. A

Quali sono i principali eventi del Mesozoico?

Nei mari si sviluppano grandi barriere coralline. Il plancton, i molluschi e le ammoniti si diffondono nelle acque. Sulla terraferma compaiono le piante con fiori e i primi piccoli mammiferi, ma sono i dinosauri a dominare le terre emerse. L’era si conclude con l’estinzione della maggior parte degli organismi a causa, probabilmente, della caduta di un enorme meteorite.

Quali sono i principali eventi del Cenozoico?

Dopo la scomparsa dei grandi rettili, uccelli e mammiferi ripopolano le terre emerse che si coprono di foreste di latifoglie. I continenti prendono la forma che oggi conosciamo e si formano le grandi catene montuose. A partire da circa 20 milioni di anni fa il clima terrestre cambia per l’alternanza di fasi glaciali e fasi temperate. Circa 2 milioni di anni fa ha inizio il Quaternario, il periodo attuale: compaiono le diverse specie del genere Homo tra cui l’Homo sapiens, la specie alla quale noi apparteniamo.

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VIVENTI

OBIETTIVO COMPETENZE

Compaiono i primi animali con il guscio e, circa 500 milioni di anni fa, i pesci corazzati. Circa 400 milioni di anni fa i vegetali iniziano la conquista della terraferma. Nel Carbonifero grandi foreste di felci ospitano molte specie di insetti e anfibi. Alla fine del Paleozoico si modificano la superficie della Terra e il clima: le conifere prendono il posto delle felci e gli anfibi si evolvono nei primi rettili.

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UNITÀ 1 L’EVOLUZIONE DELLA VITA

L’EVOLUZIONE DELLA VITA

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Lezione

Glossario internazionale

Come si classificano gli esseri umani e le grandi scimmie?

DIRITTO – La fonte principale dell’ordinamento giuridico 32

Origine ed evoluzione della specie umana

Esseri umani e grandi scimmie appartengono allo stesso ordine dei primati, ma a due famiglie diverse: gli ominidi, che comprendono solo la nostra specie, e le scimmie antropomorfe, che comprendono oranghi, gorilla, bonobo e scimpanzé.

Quali sono le caratteristiche delle grandi scimmie?

Non possiedono la coda, hanno mani capaci di afferrare e manipolare oggetti, occhi posti frontalmente in grado di fornire una visione tridimensionale; sono in grado di camminare sulle zampe posteriori; hanno un sistema nervoso molto sviluppato che permette loro di sviluppare forti relazioni sociali.

Quali sono stati i predecessori del genere Homo?

Sono stati gli ominidi del genere Australopithecus, che vissero nelle savane africane circa 4 milioni di anni fa. La stazione eretta e l’andatura bipede permettevano loro di esplorare il territorio per trovare i frutti e i semi e per avvistare i predatori; inoltre usavano gli arti anteriori per afferrare e manipolare oggetti. Questi adattamenti hanno favorito l’evoluzione del cervello, lo sviluppo del linguaggio, del comportamento sociale e dell’apprendimento.

Quando è comparso l’Homo habilis?

La comparsa dell’Homo habilis risale a circa 2,8 milioni di anni fa. Homo habilis aveva un cervello più grande degli australopitechi, era capace di costruire strumenti in pietra e si cibava anche di carne.

Quando è comparso l’Homo erectus?

La comparsa dell’Homo erectus risale a circa 1,5 milioni di anni fa. Viveva in caverne e capanne, si copriva con pelli di animali ed era capace di usare il fuoco. Dall’Africa si diffuse in Europa e in Asia per trovare nuovi territori di caccia.

Scheletro di australopiteco.

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UNITÀ 1 L’EVOLUZIONE DELLA VITA VOLUME

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Quali erano le caratteristiche dell’uomo di Neanderthal?

DIRITTO – La fonte principale dell’ordinamento giuridico

L’uomo di Neanderthal, diffuso nel periodo compreso tra 70 000 e 35 000 anni fa, era nomade e cacciatore, aveva acquisito una notevole tecnica nella lavorazione della pietra scheggiata, era capace di costruire palafitte e dava sepoltura ai morti.

L’uomo di Neanderthal aveva la fronte bassa, grandi arcate sopraccigliari e mento sfuggente.

Quando si afferma la specie Homo sapiens?

Homo sapiens si afferma con l’improvvisa scomparsa dell’uomo di Neanderthal. Homo sapiens si insedia rapidamente in tutti i continenti e, circa 10 000 anni fa, abbandona la sua attività di raccoglitore e cacciatore e comincia a praticare l’agricoltura e l’allevamento degli animali.

OBIETTIVO COMPETENZE 1. In quale continente ha avuto origine la nostra specie? 2. Quale dei nostri antenati ha imparato a usare il fuoco per riscaldarsi e per cucinare? 3. Quando è vissuto l’uomo di Neanderthal? 4. Quando l’uomo è diventato agricoltore e allevatore?

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UNITÀ 2 IL LINGUAGGIO DELLA VITA

IL LINGUAGGIO DELLA VITA

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Lezione

Glossario internazionale

Di che cosa sono fatti i cromosomi e i geni?

DIRITTO – La fonte principale dell’ordinamento giuridico 32

Gli acidi nucleici: il DNA

Le molecole che formano i cromosomi e i geni sono un tipo di acido nucleico: l’acido desossiribonucleico, o DNA.

Che tipo di molecole sono gli acidi nucleici?

Sono dei polimeri. I polimeri sono lunghe molecole formate dall’unione di molecole più piccole, chiamate nucleotidi.

Com’è fatto il DNA?

Il DNA è formato da due filamenti di nucleotidi. Ciascun nucleotide è composto da una molecola di zucchero desossiribosio, da una molecola di acido fosforico e da una delle 4 molecole chiamate basi azotate. I filamenti si avvolgono su se stessi e assumono l’aspetto di una doppia elica.

zucchero (desossiribosio)

acido fosforico

base azotata nucleotide di DNA

doppia elica

filamenti di nucleotidi

Quali tipi di basi azotate sono contenute nel DNA?

Le basi azotate contenute nei nucleotidi che formano il DNA sono adenina (A), guanina (G), citosina (C) e timina (T). 272 VOLUME

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UNITÀ 2 IL LINGUAGGIO DELLA VITA

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Quale funzione svolgono le basi azotate contenute nel DNA?

Dove si trova il DNA?

La molecola di DNA è molto lunga e si trova nel nucleo delle cellule. Per essere contenuta in uno spazio così piccolo deve essere compattata dagli istoni, che sono proteine che formano pacchetti di DNA.

basi azotate complementari

cromosoma

DNA istoni

In che modo la cellula trasmette il proprio materiale genetico quando si riproduce?

Durante la riproduzione della cellula avviene la duplicazione del DNA. La molecola di DNA fa una copia di se stessa in modo da dare alle “cellule figlie” una copia completa del patrimonio genetico della “cellula madre”.

OBIETTIVO COMPETENZE 1. Trova la combinazione sbagliata di basi azotate. A - T; G - C A - G; C - G A - C; G – T 2. Come si presenta la struttura del DNA? 3. Quali parti del nucleotide non cambiano?

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Le basi azotate sono complementari e si uniscono a due a due: l’adenina (A) si lega solo alla timina (T) mentre la citosina (C) si unisce solo alla guanina (G). Le basi azotate tengono uniti i due filamenti che formano il DNA.

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UNITÀ 2 IL LINGUAGGIO DELLA VITA

IL LINGUAGGIO DELLA VITA

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Lezione

Glossario internazionale La sintesi delle proteine

Quali informazioni sono contenute in un gene?

DIRITTO – La fonte principale dell’ordinamento giuridico 32

La sintesi delle proteine

Ogni gene contiene le informazioni necessarie per costruire una determinata proteina. Le proteine sono i “mattoni” delle nostre cellule e sono responsabili di tutte le caratteristiche di una persona.

In che modo i geni, che sono fatti di DNA, possono regolare la costruzione delle proteine, che sono fatte di amminoacidi?

Esiste una corrispondenza tra una tripletta, cioè 3 nucleotidi, e uno specifico amminoacido. Per i 20 tipi di amminoacidi che formano le proteine esistono 64 triplette diverse. La corrispondenza tra le triplette e gli amminoacidi è il codice genetico.

Quali sono le caratteristiche del codice genetico?

Il codice genetico è ridondante: esistono più triplette che corrispondono a un singolo amminoacido. Il codice genetico è universale: una stessa tripletta corrisponde allo stesso amminoacido in tutti gli organismi.

Dove si trova il materiale che forma le proteine?

Gli amminoacidi si trovano nel citoplasma delle cellule; le informazioni genetiche per unire gli amminoacidi si trovano nel nucleo.

In che modo l’informazione genetica passa dal nucleo al citoplasma? basi azotate

La molecola che porta le informazioni per A U C G assemblare le proteine è un acido nucleico: l’RNA. L’RNA ha una struttura simile al DNA ma è formato da un solo filamento, contiene lo zucchero ribosio e ha la base azotata uracile al posto della timina. 274 VOLUME

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zucchero (ribosio)

base azotata

nucleotide di RNA

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Quanti tipi di RNA esistono?  RNA messaggero (mRNA) porta l’informazione genetica dal nucleo al citoplasma attraverso il processo della trascrizione.

DIRITTO – La fonte principale dell’ordinamento giuridico

 RNA di trasferimento (tRNA) si

trova nel citoplasma della cellula e trasporta gli amminoacidi sui ribosomi dove avviene processo di traduzione.

 RNA ribosomiale è il costituente dei ribosomi e partecipa direttamente alla sintesi delle proteine.

sito di legame per il tRNA sito di legame per l’mRNA

Che cos’è la trascrizione?

Poiché il DNA non può uscire dal nucleo, la trascrizione è il processo con cui le informazioni del DNA vengono trascritte sull’RNA messaggero.

Che cos’è la traduzione?

La traduzione è il processo con cui le informazioni contenute nell’RNA messaggero vengono tradotte in sequenze di amminoacidi.

OBIETTIVO COMPETENZE 1. Su quale corrispondenza si basa il codice genetico? 2. Quali funzioni svolgono i tre tipi di RNA? cerca su

3. Dove avviene il processo di trascrizione? 4. Dove avviene il processo di traduzione?

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UNITÀ 2 IL LINGUAGGIO DELLA VITA

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Lezione

Glossario internazionale I meccanismi dell’ereditarietà

Che cos’è la genetica?

DIRITTO – La fonte principale dell’ordinamento giuridico 32

Le leggi di Mendel

La genetica è la scienza che studia la trasmissione dei caratteri ereditari. Gregor Mendel è stato il primo a fare studi di genetica.

Come ha realizzato le sue ricerche?

Mendel ha eseguito numerosi esperimenti incrociando differenti varietà di piante di pisello con caratteristiche ben definite. In questo modo è riuscito a comprendere come si trasmettono i caratteri ereditari.

Quali risultati ha ottenuto?

Mendel ha applicato il metodo scientifico e ha formulato tre leggi che regolano la trasmissione dei caratteri ereditari.

Che cos’è una linea pura?

Una pianta di pisello di linea pura è una pianta che presenta sempre gli stessi caratteri tutte le volte che si riproduce.

Che cos’è un ibrido?

Un ibrido è il risultato dell’incrocio di due linee pure differenti. Un ibrido presenta solo alcuni caratteri dei genitori.

Che cosa afferma la prima legge di Mendel?

La prima legge è chiamata legge della dominanza. Quando si incrociano individui che appartengono a due linee pure che differiscono per un solo carattere, negli individui di nuova generazione (F1) si manifesta solo uno dei due caratteri. Il carattere che si manifesta è chiamato carattere dominante, mentre il carattere che non compare è chiamato carattere recessivo. P

fiore rosso

fiore x bianco

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Che cosa afferma la seconda legge di Mendel?

DIRITTO – La fonte principale dell’ordinamento giuridico

La seconda legge è chiamata legge della segregazione dei caratteri ereditari. Quando si incrociano individui F1, si ottengono individui della seconda generazione (F2) in cui i caratteri dominante e recessivo si manifestano secondo il rapporto costante 3 : 1 (si legge tre a uno).

F1 F2

fiori rossi

fiore bianco

Che cosa afferma la terza legge di Mendel?

La terza legge è chiamata legge dell’indipendenza dei caratteri. I caratteri sono trasmessi da fattori indipendenti l’uno dall’altro e si manifestano nei figli in combinazioni diverse da quelle dei genitori.

semi gialli lisci

semi gialli rugosi

semi verdi lisci

semi verdi rugosi

OBIETTIVO COMPETENZE Osserva i risultati dell’incrocio dei due individui della generazione F1. Indica con una crocetta i due caratteri dominanti. semi gialli

semi rugosi

semi verdi

semi lisci

Come si trasmettono i caratteri dominanti e i caratteri recessivi da una generazione all’altra?

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UNITÀ 2 IL LINGUAGGIO DELLA VITA

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Lezione

Glossario internazionale Il quadrato di Punnett

Che cosa sono i cromosomi?

DIRITTO – La fonte principale dell’ordinamento giuridico 32

Geni e cromosomi

I cromosomi sono filamenti di DNA che si trovano nel nucleo della cellula. Ogni specie ha un numero di cromosomi costante; la specie umana ha 46 cromosomi.

Che cosa sono i cromosomi omologhi?

I cromosomi omologhi sono cromosomi simili per forma e dimensione che si appaiano a due a due, e sono uno di origine materna e uno di origine paterna.

Che cosa contengono?

Le porzioni di DNA dove è contenuta l’informazione genetica sono i geni. Sui tratti corrispondenti di ogni coppia di cromosomi omologhi si trovano geni simili, chiamati alleli, che contengono le informazioni per lo stesso carattere.

liscio

FORMA DEL SEME

rugoso

verde

COLORE DEL BACCELLO

giallo

LUNGHEZZA DELLO STELO

lungo

corto

Come agiscono gli alleli?

Gli alleli si combinano tra loro e determinano il genotipo, cioè l’insieme di tutti i geni di un individuo; l’insieme dei caratteri esteriori di un individuo determina il suo fenotipo.

Come possono essere gli alleli?

Un allele è dominante quando i suoi effetti mascherano gli effetti dell’allele corrispondente che, per questa ragione, viene chiamato recessivo. Gli alleli di uno stesso carattere vengono indicati con due lettere uguali dell’alfabeto: in maiuscolo se l’allele è dominante, in minuscolo se l’allele è recessivo. 278 VOLUME

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Chi sono gli individui omozigoti?

Gli individui omozigoti hanno due alleli uguali per uno stesso carattere. Ad esempio, entrambi gli alleli possono portare l’informazione “seme giallo”.

DIRITTO – La fonte principale dell’ordinamento giuridico

Chi sono gli individui eterozigoti?

Gli individui eterozigoti hanno alleli diversi. Ad esempio, uno può portare l’informazione “seme giallo” e l’altro l’informazione “seme verde”. In questo caso un allele sarà dominante e l’altro sarà recessivo. individuo omozigote dominante

individuo omozigote recessivo

individuo eterozigote

A che cosa serve il quadrato di Punnett?

Il quadrato di Punnett è un diagramma che permette di determinare la probabilità con cui compariranno fenotipi e genotipi nei figli che nascono da un particolare incrocio.

OBIETTIVO COMPETENZE 1. Qual è il carattere dominante? Con quale lettera è indicato?

2. Qual è il carattere recessivo? Con quale lettera è indicato?

3. Come sono il genotipo e il fenotipo degli individui che vengono incrociati?

4. Come sono il genotipo e il fenotipo degli individui che si ottengono dall’incrocio?

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UNITÀ 2 IL LINGUAGGIO DELLA VITA

IL LINGUAGGIO DELLA VITA

VIVENTI

Lezione

Glossario internazionale

Come si rappresentano i cromosomi?

DIRITTO – La fonte principale dell’ordinamento giuridico 32

La genetica umana

La rappresentazione ordinata dei cromosomi di un organismo è il cariotipo.

Come si presenta il cariotipo delle cellule della specie umana? Nelle cellule somatiche, cioè quelle che formano i tessuti dell’organismo, il cariotipo è formato da 46 cromosomi organizzati in 23 coppie di cromosomi omologhi.

Come si presenta il cariotipo delle cellule riproduttive dell’essere umano?

Il cariotipo dei gameti, cioè le cellule riproduttive, è formato solo da 23 cromosomi, uno per ciascuna coppia di cromosomi omologhi. Il dimezzamento del numero dei cromosomi nei gameti avviene durante il processo di meiosi.

Che cosa sono i cromosomi sessuali?

I cromosomi sessuali sono quelli che determinano il sesso di un individuo e sono l’unica coppia di cromosomi che è diversa nei maschi e nelle femmine. Nei maschi la coppia dei cromosomi è XY, nelle femmine è XX.

cromosoma X

cromosoma Y

Come possono essere i caratteri genetici?

Un carattere controllato da una sola coppia di alleli si definisce carattere mendeliano. Un carattere poligenico è determinato da più geni. 280 VOLUME

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Che cosa sono le mutazioni?

DIRITTO – La fonte principale dell’ordinamento giuridico

Le mutazioni sono cambiamenti del patrimonio genetico di un individuo che possono interessare i cromosomi o i geni. Le mutazioni possono colpire sia le cellule somatiche sia i gameti. Le mutazioni che colpiscono i gameti vengono trasmesse ai figli e provocano lo sviluppo di malattie genetiche.

Quali sono le malattie genetiche più frequenti determinate dai cromosomi sessuali? Sono il daltonismo, che riduce la capacità di distinguere i colori, e l’emofilia, che riduce la capacità del sangue di coagularsi. Queste malattie sono determinate da geni recessivi che si trovano sul cromosoma X, che viene indicato come X+.

Chi è portatore sano di una malattia?

Un individuo portatore sano ha un allele mutato ma non manifesta la malattia. Questa situazione si verifica nelle femmine quando l’allele mutato è recessivo. Quando l’allele mutato si trova sul cromosoma Y, si svilupperà di sicuro la malattia perché, nel maschio, manca l’allele corrispondente sul cromosoma X.

OBIETTIVO COMPETENZE Il daltonismo è una malattia dovuta a una mutazione provocata da un gene recessivo sul cromosoma X. X+

X+

XX+

X+Y

1. Quanti sono i figli maschi e le figlie femmine? 2. In quali figli non è presente il gene del daltonismo? 3. Quali sono i figli che manifestano la malattia nel fenotipo? 4. Perché le femmine sono portatrici sane del daltonismo?

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IL LINGUAGGIO DELLA VITA

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Lezione

Attività Test interattivi

Che cosa sono le biotecnologie tradizionali?

DIRITTO – La fonte principale dell’ordinamento giuridico 32

Le biotecnologie

Sono tecniche praticate fin dall’antichità da agricoltori e allevatori. Si basano sull’incrocio di animali e vegetali selezionati in base a caratteristiche utili e vantaggiose.

Quali sono stati i risultati delle tecniche delle biotecnologie tradizionali?

Contadini e allevatori, facendo incrociare tra loro animali e piante selezionati, hanno ottenuto nuove razze di animali da allevamento e nuove varietà di piante coltivate.

Che cosa sono le biotecnologie avanzate?

Sono tecniche che prevedono l’intervento diretto sul DNA degli organismi e per questo motivo sono chiamate anche tecniche di ingegneria genetica.

In che cosa consiste la tecnica del DNA ricombinante?

La tecnica del DNA ricombinante consiste nell’inserimento di un gene responsabile della produzione di una proteina specifica, ad esempio il gene che produce l’insulina umana, all’interno del DNA di un batterio. Il DNA ricombinante viene poi inserito in un altro batterio che si riproduce e dà origine a un gran numero di cellule che producono tutte quella specifica proteina. cromosoma batterico

cellula umana contenente il gene per l’insulina

DNA umano plasmide estrazione e apertura del plasmide

gene per l’insulina

inserimento nel plasmide del gene per l’insulina

i plasmidi ricombinanti sintetizzano l’insulina

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plasmidi che contengono il gene per l’insulina

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Un mondo che cambia

LEZIONE 1 LO ZOO DEI MICROBI

LEZIONE

DIRITTO – La fonte principale dell’ordinamento giuridico

1 Lo zoo

dei

Lavati le mani!

Quante volte al giorno ci capita di parlare di microbi, batteri, germi e virus? In effetti sono parole che usiamo spesso (specialmente in questo periodo!) e che sentiamo ripetere nelle pubblicità, nelle trasmissioni televisive e in rete. “Lavati le mani: sono piene di microbi!”; “Usa il disinfettante che toglie germi e batteri.” e anche…. “Sei un microbo!”. Indichiamo con queste parole qualcosa di estremamente piccolo e non visibile a occhio nudo, ma sicuramente pericoloso per la nostra salute e capace di produrre vari tipi di malattie……insomma, parliamo di un vero e proprio zoo di organismi viventi invisibili, senza preoccuparci troppo del fatto che, proprio come in uno zoo vivono diversi tipi di animali diversi tra di loro, così nel mondo dell’estremamente piccolo ci sono organismi molto differenti per forme, dimensioni e modi di vivere, alcuni pericolosi, altri innocui, altri molto utili.

Mettiamo un po’ di ordine tra i microbi!

Se abbiamo eseguito il brainstorming proposto in apertura di sezione, possiamo chiedere aiuto al nostro insegnante per “mettere un po’ di ordine tra le idee”, magari facendo dei raggruppamenti di parole o una mappa… e alla fine che cosa scopriamo? Per esempio che le parole “microbi” e “germi”, hanno lo stesso significato e indicano, genericamente, tutti i microrganismi; mentre quando parliamo di virus e batteri, funghi e protozoi stiamo usando dei termini scientifici che indicano organismi che sono molto diversi tra loro ma con una caratteristica in comune: sono tutti piccolissimi.

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LEZIONE 1 LO ZOO DEI MICROBI

Si fa presto a dire piccoli…. ma piccoli quanto?

Ci si può spingere ancora oltre nel mondo dell’infinitamente piccolo: gli atomi, di cui sono formate le molecole. Per valutare le loro dimensioni si ricorre al picometro, pm, l'unità di misura che equivale a 10−12 m, cioè a un bilionesimo di metro! Naturalmente per osservare oggetti naturali così piccoli occorrono strumenti ottici molto avanzati, come i microscopi a forza atomica AFM (Atomic Force Microscope) utilizzati per osservare la struttura atomica dei materiali. a

Consideriamo le dimensioni dei microbi: quali sono i loro ordini di grandezza? Come li possiamo osservare? Ricordiamo che un occhio sano riesce a vedere oggetti delle dimensioni di circa 0,1 mm, cioè 100 micron: il micron, µm, equivale a 10−6 m, cioè a un milionesimo di metro! Per vedere oggetti più piccoli, dell’ordine di grandezza delle decine di µm, occorre usare strumenti di ingrandimento, come il microscopio ottico. Con questo microscopio riusciamo vedere agevolmente le cellule animali e vegetali e gli organuli che contengono, o anche i batteri, formati da cellule più semplici. Ma per virus e molecole organiche le dimensioni si riducono ancora e dobbiamo fare ricorso un’altra unità di misura, il nanometro, nm, che equivale a 10−9 m, cioè a un miliardesimo di metro. Per osservare i virus non ci basta più il microscopio ottico, dobbiamo usare il microscopio elettronico, uno strumento impiegato in tutti i laboratori di ricerca. 100 pm

1 nm

10 nm

1 μm

100 nm

10 μm

100 μm

1 mm

occhio umano microscopio ottico

microscopio elettronico

proteine

atomi

piccole molecole

lipidi virus

1. Sei in un laboratorio: scegli il microscopio più adatto per osservare le cellule di una foglia.

batteri

G1. Ottico

organuli cellulari

cellule animali e vegetali

G2. Atomico

G3. Elettronico

2. Osserveresti un virus con il microscopio ottico? 3. Un batterio può penetrare in un virus? Per rispondere osserva il disegno sopra. Lo zoo dei microbi

DIRITTO – La fonte principale dell’ordinamento giuridico

Osservare gli atomi

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Un mondo che cambia

LEZIONE 2 BATTERI, VIRUS & CO

LEZIONE

DIRITTO – La fonte principale dell’ordinamento giuridico

, &

a Acqu o t e solu

ribosomi

filamenti di DNA

Virus e batteri: buoni o cattivi?

Batteri, funghi, protozoi e virus sono tutti microrganismi. Di solito pensiamo che siano tutti patogeni, (dal greco pato- cioè “sofferenza” e -geno “generare”, e cioè che provocano delle malattie), ma in realtà ne esistono di “buoni” e di “cattivi”.

Dalla parte dei buoni

Esistono microrganismi utili e benefici, come ad esempio i batteri che convivono con l’organismo umano e formano la flora intestinale che ci mantiene in buona salute, e altri che utilizziamo in diverse preparazioni, dai lieviti per produrre il pane e la birra, alle muffe e altri ancora, sempre appartenenti al regno dei funghi, che servono da antibiotici. Persino i virus oggi possono essere d’aiuto, ad esempio nelle ricerche più avanzate dell’ingegneria genetica, perché funzionano da veri e propri “postini” che introducono materiale genetico nel DNA di altre cellule!

membrana (linea gialla) parete cellulare (linea viola)

Batteri tuttofare

Tra i batteri utili esistono anche batteri “insetticidi” che possono difenderci da pericolose malattie come il Bacillus thuringiensis israelensis che distrugge le larve di zanzare responsabili della trasmissione di malattie come la febbre gialla, la dengue o la zika. Vi sono anche batteri “mangiapetrolio” che possono risanare le acque inquinate da idrocarburi, e persino batteri utilizzati per la produzione della neve artificiale.

• BATTERI UTILI I batteri sono formati da un’unica cellula procariote, una cellula dalla struttura piuttosto semplice, dotata di una parete e di una membrana che avvolgono il citoplasma nel quale sono immersi i ribosomi, gli organuli che producono le proteine, e un filamento di DNA. Come abbiamo detto molti tipi di batteri sono usati da tempi antichissimi per la produzione di alimenti. Funghi per pane e vino I lieviti sono funghi formati da una cellula eucariote eterotrofa che trae energia dalla decomposizione delle sostanze organiche, soprattutto zuccheri, grazie al processo di fermentazione. Dove la quantità di ossigeno è ridotta, i lieviti trasformano lo zucchero in alcol e anidride carbonica: per questo i lieviti sono utilizzati nella produzione di bevande alcoliche (vino e birra), e nella panificazione, perché, fermentando, l’amido della farina di grano fa lievitare, cioè gonfiare, la pasta e la rende più soffice e digeribile.

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capside

• VIRUS VETTORI I virus sono i più piccoli tra i microrganismi, anzi non sono neanche veri e propri organismi, quanto piuttosto particelle formate da un involucro di proteine, il capside, che contiene un filamento di DNA o di RNA. Sono forme di vita non cellulare, veri e propri parassiti di batteri e cellule dell’organismo, di cui hanno bisogno per potersi riprodurre. In particolare i virus batteriofagi hanno una naturale tendenza a infettare i batteri, iniettandovi il loro filamento di acido nucleico, o genoma. Questo comportamento viene oggi sfruttato dai ricercatori che si occupano di biotecnologie che utilizzano i virus come vettori : grazie ad essi sequenze di geni appositamente selezionati sono inseriti all’interno del DNA delle cellule per ottenere un DNA artificiale capace di regolare la produzione di nuove proteine utili.

Dalla parte dei cattivi

I microrganismi patogeni sono quelli che, una volta entrati nell’organismo, iniziano a moltiplicarsi e a danneggiare le cellule sane, provocando malattie infettive più o meno gravi. • BATTERI CHE CI FANNO SOFFRIRE I batteri patogeni rappresentano solo una piccola percentuale di tutti i batteri, circa il 3%. Malattie come la polmonite, il colera e la tubercolosi, ma anche molte forme di dissenteria (diarrea) sono provocate da batteri. Le infezioni batteriche si curano somministrando gli antibiotici. Il vibrione del colera.

Il Tryponosoma è il protozoo che causa la malattia del sonno.

• FUNGHI CHE CRESCONO NEI TESSUTI Alcuni funghi microscopici sono in grado di superare le barriere di difesa dell’organismo e di attaccare in prevalenza la pelle, i capelli, le unghie, talvolta anche gli organi interni, come ad esempio i polmoni. Le malattie causate da funghi microscopici sono le micosi: sono malattie fastidiose che è possibile prevenire attraverso l’igiene, lavando bene gli indumenti ed evitando di rimanere a lungo in ambienti caldo umidi, come le docce e le piscine. Le micosi si curano applicando sulla parte infettata specifici prodotti antimicotici. • PROTOZOI PERICOLOSI I protozoi sono organismi unicellulari eucarioti. Alcuni di essi vivono come parassiti all’interno di altri animali, ma possono passare da un organismo all’altro trasmettendo gravi malattie, come la malaria e la malattia del sonno, ancora oggi diffuse in molti paesi africani. Anche per queste malattie, la cura migliore è la prevenzione: una zanzariera per proteggersi dagli insetti è il sistema migliore per salvare vite umane.

1. È più semplice la struttura di un batterio o quella di un virus? 2. Che cosa hanno in comune batteri e virus? 3. Perché la pasta lievitata è soffice e morbida? 4. In quali ambienti si corre il rischio di prendere una micosi? 5. È corretto prendere un antibiotico appena ti accorgi di avere il raffreddore? Lo zoo dei microbi

DIRITTO – La fonte principale dell’ordinamento giuridico

acido nucleico

LEZIONE 2 BATTERI, VIRUS & CO

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LEZIONE 3 TUTTI INSIEME APPASSIONATAMENTE: LA VIROSFERA

Un mondo che cambia

LEZIONE

3 Tutti insieme DIRITTO – La fonte principale dell’ordinamento giuridico

appassionatamente: la

L’insieme dei virus esistenti sulla Terra

Con il termine virosfera gli scienziati indicano l’insieme di tutti i virus esistenti che, probabilmente, supera per numero qualsiasi altro gruppo di organismi viventi. Sono state classificate più di 5000 specie di virus diverse per forme, dimensioni, trasmissibilità e virulenza nei confronti degli organismi viventi, ma gli scienziati ritengono che in natura ne esistano più di un milione. Si possono classificare i virus in base al capside, che racchiude l’acido nucleico e che può essere di forme differenti: sferico, ovoidale, cilindrico, elicoidale, poliedrico. Hanno forma di icosaedro (un poliedro con 20 facce) il virus dell’Herpes genitale, della mononucleosi infettiva e della poliomielite. Hanno forma di cilindro elicoidale i virus della rabbia e del mosaico del tabacco.

Papillomavirus

Virus dell’herpes Coronavirus

Mastadenovirus

Virus della rabbia

Virus del vaiolo

Virus dell’ebola

Virus dell’epatite D

Hantavirus

Nel mondo dei microrganismi

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LEZIONE 3 TUTTI INSIEME APPASSIONATAMENTE: LA VIROSFERA

Un mondo che cambia

Obiettivo unico di tutti i virus è quello di produrre più copie possibili di sé; per far questo devono iniettare all’interno delle cellule degli organismi, sia unicellulari sia pluricellulari, il filamento di acido nucleico, DNA o RNA, che contiene le loro informazioni genetiche. In poche parole, i virus sono veri e propri parassiti di tutti gli organismi viventi. Ogni virus usa una “chiave” per entrare nell’ospite e ha le sue preferenze in fatto di cellule. Le “chiavi” usate dai virus si trovano sulla superficie del loro capside sotto forma di filamenti proteici, che riconoscono e si legano alle proteine che si trovano sulla membrana delle cellule e che funzionano da “serrature”: le cellule vengono ingannate da queste “false chiavi” e aprono la porta ai virus. Una volta penetrati, i virus si liberano del capside e obbligano i ribosomi a produrre le proteine che servono loro per ricostruirsi: i virus si riassemblano e diventano così numerosi da rompere la cellula e infettarne altre nuove. Si calcola che nel giro di circa 10 ore una singola cellula possa liberare da 1000 a 10000 unità virali.

I mezzi di trasporto dei virus

I virus possono entrare nell’organismo attraverso aria, cibo, punture di insetto, morsi di un animale, contatto con il sangue, trasmissione sessuale, e si diffondono per cause diverse: per condizioni di eccessiva promiscuità tra animali e uomini (come accade negli allevamenti intensivi di polli e maiali o nei mercati con animali da allevamento e selvatici); per cattive condizioni igieniche (per esempio tramite acqua e cibo contaminato da feci); per contagio tramite il sangue (quando è infettato); attraverso punture di insetti diffusi in ambienti insalubri, come stagni e paludi.

La zanzara tigre è vettore di diverse malattie virali.

I coronavirus, una famiglia che sa adattarsi

Rappresentazione in grafica 3D del virus SARS-CoV-2.

Perché il plurale? Perché non esiste solo il coronavirus che in questi mesi sta cambiando le sorti del mondo intero, ma un’intera famiglia di coronavirus (CoV) con caratteristiche simili, responsabili di malattie respiratorie più o meno gravi, dal comune raffreddore, alla MERS (sindrome respiratoria mediorientale, Middle East Respiratory Syndrome), alla SARS (sindrome respiratoria acuta grave, Severe Acute Respiratory Syndrome). Il nome “coronavirus” deriva dalle punte che formano una specie di corona sulla superficie del capside. I coronavirus sono comuni in molte specie animali (come i cammelli e i pipistrelli) ma in alcuni casi possono modificarsi e infettare l’uomo per poi diffondersi nella popolazione umana. Tutti i coronavirus si riproducono grazie a un semplice filamento di RNA, il che permette loro di mutare più rapidamente e di adattarsi al loro ospite. Lo zoo dei microbi

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Obiettivo: replicarsi

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LEZIONE 3 TUTTI INSIEME APPASSIONATAMENTE: LA VIROSFERA

LEZIONE

Un mondo che cambia

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Un nuovo coronavirus

Si parla di un nuovo ceppo virale quando si tratta di un virus che non è mai stato prima identificato negli esseri umani. È proprio il caso del coronavirus all’origine della pandemia che ancora oggi sta interessando la popolazione umana. L’11 febbraio 2020, l’Organizzazione Mondiale della Sanità ha chiamato Covid-19 la malattia causata dal coronavirus: nella sigla, co e v stanno per coronavirus, d sta per “malattia” (disease in inglese) e 19 indica l’anno di identificazione del virus, il 2019 appunto. Al nuovo virus l’OMS ha deciso di non attribuire alcun nome che faccia riferimento a luoghi geografici o animali, come è spesso accaduto: si chiama SARS-CoV-2, per distinguerlo dal SARS-CoV il virus che ha causato la SARS negli anni 2002-2003.

Proteina S Proteina E

Coronavirus

Proteina M

Proteina N

100-150 nm (600 volte più piccolo della sezione di un capello) È un virus rivestito perché possiede sia un pericapside esterno composto da fosfolipidi e proteine, sia un capside costituito da 4 proteine: S (Spike), E (Enveloppe), M (Membrana), N (Nucleocapsi) È tondeggiante, con una struttura a “corona” formata da filamenti di proteina Spike che usa per attaccarsi alle membrane delle cellule che infetta

RNA

pericapside (linea verde)

capside

Filamento di RNA

1. Spiega il significato dei nomi che l’OMS ha attribuito al nuovo coronavirus e alla malattia che provoca. 2. Come può essere classificato il SARS-CoV-2 in base alla forma del capside? 3. Da che cosa è formata la sua corona? 4. Perché non è corretto chiamarlo “virus cinese” o “Kung Flu”? 12

Nel mondo dei microrganismi

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LEZIONE 3 TUTTI INSIEME APPASSIONATAMENTE: LA VIROSFERA

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Obiettivo: e replicarsi Mutazioni varianti

Obiettivo unico di tuttilai virus è quelloil di produrre più copie di sé; per Da quando è iniziata pandemia, virus Sars-CoV-2 ha possibili subito moltissime far questo che, devono iniettare delle cellule organismi, siapiù unicellulari mutazioni a loro volta, all’interno hanno originato nuovedegli varianti del virus, o meno sia pluricellulari, il filamento di acido nucleico, DNA o RNA, che contiene loro infettive o pericolose. Come abbiamo visto, il virus ha come unico obiettivolequelinformazioni genetiche. lo di replicarsi e produrre sempre più copie di se stesso. Durante il processo di In poche parole, i virus sonounveri e propriall’interno parassiti di tutti gli organismi viventi. replicazione, può comparire “errore” del filamento di RNA: si dice Ogni virus usauna unamutazione, “chiave” percioè entrare e ha le sue preferenze in fatto che è avvenuta una nell’ospite base dell’acido nucleico è stata sostituitacellule. da un’altra e la sequenza risulta sulla modificata. di Le “chiavi” usate daidell’RNA virus si trovano superficie del loro capside sotto Sars-CoV-2 possiede unche patrimonio genetico formato da 30 000 ed è forma di filamenti proteici, riconoscono e si legano alle proteine chebasi, si trovano quindi facile comprendere come glifunzionano “errori”, che avvenire durante la resulla membrana delle cellule e che dapossono “serrature”: le cellule vengono plicazione,da siano davvero Gliescienziati ingannate queste “falsetanti! chiavi” aprono lahanno portacalcolato ai virus. la frequenza con cui si Una possono probabilità avvengai ribosomi un erroreanella voltaverificare penetrati,delle i virusmutazioni: si liberanoladel capside eche obbligano proreplicazione è di tre un milione, quindi ogni milione replicazioni tre saranno durre le proteine chesu servono loro per ricostruirsi: i virus di si riassemblano e diventadiverse da quella da di partenza. Non tuttee le mutazioni, tuttavia, significative: no così numerosi rompere la cellula infettarne altre nuove.sono Si calcola che nel alcune non 10 hanno alcuna conseguenza sul liberare virus, altre addirittura possono dangiro di circa ore una singola cellula possa da 1000 a 10000 unità virali. neggiarlo, altre ancora vanno perdute una volta che le persone contagiate guariscono. Solo in alcuni casi, alcune mutazioni o combinazioni di mutazioni possono fornire al virus dei vantaggi: ad esempio, una maggiore capacità di infettare le cellule. È in questi casi che si genera una variante, quando in un virus si accumuI mezzi di trasporto dei virus lano una o più mutazioni che lo rendono diverso dal virus originario. I virus possono entrare nell’organismo attraverso partiremorsi dal 2019, le varianti che hanno scatenato nuove ondate epidemiche aria, cibo, punture diAinsetto, di un animale, contatto con il sangue, sessuale, ealfa, identificata per la prima volta nel Regno Unito, la sono trasmissione state 4: la variante si diffondono per variante cause diverse: peridentificata condizioni di beta, in Sud Africa, la variante gamma, identificata in Braeccessiva promiscuità tra animali e uomini (come sile e la variante delta, identificata in India. L’ultima in ordine di tempo è la vaaccade negli allevamenti intensivi di polli e maiali o riante omicron che gli scienziati hanno rilevato in Sud Africa: la variante presenta nei mercati con animali da allevamento e selvatici); numerose mutazioni rispetto per cattive condizioni igieniche (per esempio trami-al virus originario e per questa ragione sono in atto numerosi studi per valutare il comportamento del virus e stabilire quali debbano te acqua e cibo contaminato da feci); per contagio tramite il sangue (quando è infettato); attraverso essere gli interventi pìù efficaci per proteggere la salute della popolazione. punture di insetti diffusi in ambienti insalubri, come stagni e paludi.

La zanzara tigre è vettore di diverse malattie virali.

I coronavirus, una famiglia che sa adattarsi

Rappresentazione in grafica 3D del virus SARS-CoV-2.

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Variants of Concern (WHO)

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