Scarica Test di ammissione scienze della formazione primaria - Biologia, chimica e fisica e più Dispense in PDF di Biologia solo su Docsity! TEST SCIENZE DELLA FORMAZIONE BIOLOGIA La parte della biologia che studia la cellula è detta citologia. Inizia nel 1667 con le prime osservazioni al microscopio di Robert Hooke. Nell’uno viene sviluppata la teoria cellulare, che si basa su tre ipotesi: 1. La cellula è la più piccola unità vivente capace di vita indipendente; 2. Ogni cellula nasce da un’altra cellula, si riproduce e muore; 3. Tutti gli organismi sono formati da cellule. In base alla complessità strutturale vi sono due tipi di cellule: la cellula procariote e la cellula eucariote. CELLULA PROCARIOTA = tipica di microscopici organismi unicellulari come i batteri o le alghe, è costituita da una parete rigida che la separa dall’ambiente esterno; da una membrana cellulare che provvede allo scambio di sostanze con l’esterno e da un citoplasma (sostanza gelatinosa all’interno della cellula) che contiene i ribosomi (piccole particelle composte da RNA e proteine). La cellula procariota NON ha un nucleo e si riproduce asessualmente per scissione binaria. CELLULA EUCARIOTA = unità fondamentale della maggioranza degli esseri viventi, dieci volte più grande di una cellula procariota. Ha un nucleo delimitato da una doppia membrana che contiene il materiale genetico del DNA e si divide sia per meiosi sia per mitosi. Gli eucarioti possono essere unicellulari (protesti) e pluricellulari (piante, funghi e animali). Gli organuli cellulari contenuti nel citoplasma sono i seguenti: • Ribosomi, dove avviene la sintesi delle proteine; • Reticolo endoplasmatico, dove vengono sintetizzati i lipidi ed elaborate le proteine; • Complesso di Golgi, centro di modificazione e smistamento di alcune sostanze; • Mitocondri, centrale energetica della cellula dove avviene il fenomeno della respirazione; • Lisosomi, dove avviene lo smantellamento dei rifiuti; • Cetrioli, sub organuli che si occupano del fuso mitotico durante la divisone cellulare. Questi organuli sono presenti in tutte le cellule eucariote; mentre i cloroplasti e i vacuoli si trovano solo nei vegetali. Il materiale genetico presente nelle cellule eucariotiche è organizzato in cromosomi, strutture a forma di bastoncino in cui il DNA è associato a proteine. • CELLULE DIPLOIDI = ogni cromosoma è presente in due copie aventi la stessa forma e le stesse dimensioni; ciascuna copia proviene da uno dei genitori. • CELLULE APLOIDI = possiedono soltanto una copia di ogni cromosoma. Nell’uomo la maggior parte delle cellule è diploide e possiede un corredo cromosomico pari a 46 cromosomi, corrispondente a due serie di 23 cromosomi. Le uniche cellule aploidi sono i gameti (gli spermatozoi le cellule uovo). MITOSI = processo di riproduzione asessuata degli organismi eucarioti (organismo costituito da cellule dotate di un nucleo delimitato da una membrana, all'interno del quale è racchiuso il materiale genetico; es. animali, piante, funghi e protozoi) grazie al quale da una singola cellula si formano 2 cellule figlie geneticamente identiche alla cellula madre. La mitosi riguarda le cellule somatiche dell'organismo e le cellule germinali ancora indifferenziate e forma 2 cellule figlie con lo stesso numero di cromosomi della cellula madre, in ciò distinguendosi dalla meiosi. l ciclo cellulare si suddivide in tre fasi: 1. Interfase: la cellula svolge le sue funzioni vitali e si prepara alla divisione; 2. Mitosi: periodo più breve in cui la cellula si divide; 3. Citocinesi (citodieresi): divisione del citoplasma della cellula per formare due cellule figlie identiche tra loro. MEIOSI = processo mediante il quale una cellula con corredo cromosomico diploide dà origine a quattro cellule figlie con corredo aploide destinate ad entrare nella riproduzione sessuata. La meiosi al contrario della mitosi porta al dimezzamento del corredo cromosomico da doppia copia a singola copia, con formazione di quattro cellule finali con patrimonio genico diverso fra loro per la diversa combinazione di cromosomi di provenienza materna e paterna. Ulteriore meccanismo di ricombinazione genetica è il cosiddetto crossing-over (incrocio esterno), in cui si ha lo scambio diretto di materiale genico fra cromosomi omologhi. Questi due meccanismi sono alla base dell'evoluzione degli organismi eucarioti. Ogni genitore fornisce attraverso la meiosi un corredo cromosomico aploide, ovvero in copia unica, nei gameti: l'ovulo nella femmina e lo spermatozoo nel maschio. La fusione dei due corredi ricombinati nella fecondazione ricostituisce un corredo completo e dà origine a una nuova cellula (zigote) che diverrà un nuovo individuo, ogni volta diverso dai precedenti e dai genitori grazie alla ricombinazione genetica. Ad una duplicazione del materiale genetico nelle cellule germinali, che avviene nella fase pre- meiotica S, corrispondono due divisioni nucleari: 1. Fase riduzionale: prima divisione meiotica o meiosi I; 2. Fase equazionale: seconda divisione meiotica o meiosi II. Nell'essere umano i gameti subiscono due divisioni meiotiche prima di giungere a maturazione completa ed essere pronti per la fecondazione. 1. Nell'uomo avviene la spermatogenesi, al termine della quale giunge a piena maturazione lo spermatozoo; 2. Nelle donne avviene l'ovogenesi, al termine della quale giunge a piena maturazione l'ovulo, il gamete femminile. Nelle cellule somatiche (si intendono per somatiche le normali cellule del corpo con corredo diploide e non coinvolte quindi nella produzione dei gameti) questi processi non avvengono. La loro riproduzione segue infatti un sistema di duplicazione semplice detto mitosi. • Domande sulla probabilità dei figli maschi o femmine la percentuale è sempre 50%. GENETICA = studia la trasmissione dei caratteri ereditari degli esseri viventi, è la traduzione dell'informazione ereditaria. Un gene determina forme diverse di uno stesso carattere/gene detti alleli (esempio esistono diversi anelli per i colori dei capelli ovvero biondo, nero, castano). • Genotipo, insieme dei geni; • Fenotipo, insieme dei caratteri che l'individuo manifesta; • Locus genetico, posizione specifica che un gene occupa nel cromosoma; • Cariotipo, totalità dei cromosomi; • Genoma, corredo completo d’informazioni di un organismo La selezione naturale modifica la distribuzione delle caratteristiche del fenotipo di una popolazione. 1. Omozigoti, individui che possiedono due alleli uguali per un dato carattere; 2. Eterozigoti, individui che possiedono due alleli diversi per un dato carattere. I primi studi genetici sono dovuti a Mendel, incrociò piante di linea pura che differivano per un singolo carattere (seme liscio, rugoso, eccetera). Questa era la generazione parentale P, da qui abbiamo: • Prima generazione filiale F1, avevano tutte le stesso fenotipo uguale a quello di uno solo dei due genitori mentre l’altro fenotipo parentale era scomparso (dominante e recessivo). • Incrocio poi gli individui della F1, nasce la seconda generazione filiale F2. Ricompare il carattere recessivo su 1/4 dei figli e i 3⁄4 avevano gene dominante. TEORIE DI MENDEL (1865 - 1866) = definiscono i modelli ereditari a cui sono sottoposti i singoli geni contenuti nei cromosomi nucleari. Nell'eredità mendeliana ciascuno dei due genitori contribuisce ad ognuno dei due possibili alleli per ogni gene, e se conosciamo il genotipo di entrambi i genitori, le leggi di Mendel ci permettono di determinare la distribuzione fenotipica attesa della prole. • Legge della dominanza (o legge dell'omogeneità di fenotipo), gli individui nati dall'incrocio tra due individui omozigoti che differiscono per una coppia allelica avranno il fenotipo dato dall'allele dominante. In altre parole, in un eterozigote un allele (detto dominante) può mascherare la presenza di un altro (detto recessivo); • Legge della segregazione, gli alleli si separano durante la formazione dei gameti; • Legge dell’assortimento indipendente, gli alleli di geni differenti assortiscono indipendentemente l’uno dall’altro durante la formazione dei gameti. TEORIA DI DARWIN (1859), l’origine della specie = gli individui di una popolazione sono in competizione fra loro per le risorse naturali; in questa lotta per la sopravvivenza, l'ambiente opera una selezione, detta selezione naturale. Con la selezione naturale vengono eliminati gli individui più deboli, cioè quelli che, per le loro caratteristiche sono meno adatti a sopravvivere a determinate condizioni ambientali; solo i più adatti sopravvivono e trasmettono i loro caratteri ai figli. La selezione naturale porta alla comparsa di nuove specie (agendo sul genotipo). 1. Le specie sono dotate di una grande fertilità e producono numerosi discendenti; 2. Le popolazioni rimangono delle stesse dimensioni, con modeste fluttuazioni; 3. Le risorse di cibo sono limitate, ma relativamente costanti per la maggior parte del tempo; 4. Si deduce che in ogni ambiente ci sarà tra gli individui una lotta per la sopravvivenza; 5. Con la riproduzione sessuale generalmente non vengono prodotti due individui identici. La variazione è abbondante. Gran parte di questa variazione è ereditabile. CHIMICA L’oggetto di studio della chimica è la materia. La materia è fatta di atomi. L’atomo è la più piccola particella. La chimica si basa su tre leggi fondamentali: 1. LAVOISIER, LEGGE DI CONSERVAZIONE DELLA MASSA (1789) = la somma delle masse dei reagenti è uguale alla somma delle masse dei prodotti. La materia non si crea e non si distrugge, ma si trasforma. 2. PROUST, LEGGE DELLE PROPORZIONI DEFINITE (1799) = il rapporto tra le masse degli elementi di un determinato composto chimico è fissa costante. Ogni elemento è formato da particelle dello stesso tipo. 3. DALTON, LEGGE DELLE PROPORZIONI MULTIPLE (1803) = se due elementi si combinano per formare composti diversi, ad una quantità fissa del primo elemento corrispondono quantità multiple del secondo elemento. Le masse di un elemento combinate con una massa fissa dell’altro elemento stanno tra loro rapporto espresso da numeri piccoli interi. Le particelle di un elemento devono essere indivisibili. DALTON, TEORIA ATOMICA (1808) = Dalton per primo cercò di descrivere l'atomo e lo fece basandosi su due delle tre leggi fondamentali della chimica. 1. Tutta la materia è fatta da particelle microscopiche indistruttibili e indivisibili chiamate atomi. 2. Tutti gli atomi di uno stesso elemento sono identici e hanno uguale massa. 3. Gli atomi di un elemento non possono essere convertiti in atomi di altri elementi. 4. Gli atomi di un elemento si combinano, per formare un composto, solamente con numeri interi di atomi di altri elementi. 5. Gli atomi non possono essere né creati né distrutti, ma si trasferiscono interi da un composto ad un altro. MODELLO DI RUTHEFORD (1909 - 1911) = l’atomo è costituito da un nucleo (positivo) formato da protoni (particelle positive ) e neutroni (particelle neutre; con massa, ma nessuna carica). Intorno al nucleo ci sono elettroni (carica negativa e massa nulla) che ruotano intorno seguendo orbite circolari Ogni atomo ha le seguenti caratteristiche: • Numero atomico (Z), numero di protoni di un atomo (sempre uguale a quello degli elettroni); • Numero di massa (A), protoni + neutroni. Da questo possiamo definire le tipologie di atomi: • Isotopi = atomi che hanno stesso numero atomico (quindi appartenenti allo stesso elemento), ma diverso numero di massa. • Ioni = atomo che ha ceduto o acquistato 1 o + elettroni (processo di ionizzazione) perdendo la propria neutralità elettrica. • Catione = atomo che ha perso uno o più elettroni esterni (ione positivo). • Anione = atomo che ha acquistato uno o più elettroni esterni (ione negativo). EBOLLIZIONE DELL’ACQUA = all'aumentare dell'altitudine, diminuisce la pressione atmosferica che scende sull'acqua, consentendo all'acqua di bollire a temperature più basse. Un punto di ebollizione inferiore significa che il cibo cuoce a una temperatura inferiore, nonostante il fatto che l'acqua bolle. • 0 m - 100° • 610 m - 98° • 1372 m - 95° • 1981 m - 93° • 2895 m - 90° SOLUZIONE = miscele omogenee di due o più specie chimiche, in cui un soluto è disciolto in un solvente. La soluzione può essere diluita (poco soluto); concentrata (tanto soluto) oppure satura (il soluto è talmente tanto che il solvente non riesce a scioglierlo). In base al PH avremo: • PH < 7, soluzione acida; • PH = 7, soluzione neutra; • PH > 7, soluzione basica. PASSAGGI DI STATO = transizioni che consento alla materia di passare da uno stato all’altro. Per far sì che possa avvenire un passaggio di stato, qualunque esso sia, è necessario che al corpo venga fornito o sottratto calore. Nonostante lo scambio di calore, la temperatura del corpo rimane costante nel corso dell’intero processo. Per esempio l’acqua fonde a 0° ed evapora a 100°. PRINCIPI DI NEWTON = la dinamica spiega le relazioni forza-moto attraverso tre leggi di Newton. Sono leggi fisiche su cui si fonda la dinamica newtoniana, che descrive le relazioni tra il moto di un corpo e gli enti che lo modificano. Sono validi in sistemi di riferimento inerziali e descrivono accuratamente il comportamento dei corpi che si muovono a velocità molto minori della velocità della luce, condizione in cui sono assimilabili con buona approssimazione ai principi più generali della relatività ristretta. 1. Prima legge della dinamica (legge d’inerzia), ogni corpo non soggetto a forze mantiene la sua condizione di quiete o di moto rettilineo uniforme; 2. Seconda legge fondamentale della dinamica (legge di Newton), una forza applicata ad un corpo, produce un’accelerazione, il modulo è direttamente proporzionale alla forza e inversamente alla massa del corpo. Ovvero la somma di tutte le forze è uguale al prodotto x l’accelerazione; 3. Terza legge azione/reazione di Newton, ad ogni azione corrisponde una reazione uguale o contraria. DIVERSE GRANDEZZE = esistono due tipi di grandezze in fisica. • Scalari, sono individuate da un numero; non richiedono verso e direzione. Le grandezze scalari sono: temperatura, massa, tempo, lavoro, energia. • Vettoriali, sono individuate da un numero e anche da una direzione e da un verso. Le grandezze vettoriali sono: velocità, accelerazione, peso e forza. I vettori si sommano con la regola del parallelogramma. PROPRIETÀ DELL’ACQUA = le molecole di H2O vengono attratte reciprocamente l'una dall'altra grazie ad un particolare legame che si instaura fra di esse, cioè il legame a ponte di idrogeno. È questo infatti a spiegare molte delle principali proprietà dell'acqua. • Tensione superficiale, l'acqua possiede un'elevata tensione superficiale, ovvero ha una forte tendenza ad assumere un volume sferico. Possiamo osservare tale proprietà notando la geometria delle gocce d'acqua, che ci appaiono appunto sferiche. Le varie molecole d'acqua sono infatti unite dalla forza di coesione. • Capillarità, la molecola di H2O è infatti capace di muoversi in spazi molto ridotti, come ad esempio le tubature, e riesce a risalire anche lungo i più stretti condotti. Una delle conseguenze della capillarità è l'assunzione da parte delle piante di acqua e sali minerali dal terreno, attraverso le radici. • Calore specifico, quantità di calore che si deve fornire ad una sostanza per innalzare di un grado Celsius la sua temperatura. Una delle più importanti proprietà dell'acqua è proprio l'elevato calore specifico: circa il quadruplo di quello dell'aria. Questo determina la sua resistenza alle variazioni di temperatura. Inoltre, aiuta gli esseri viventi a regolare in modo più semplice la propria temperatura corporea. • Densità, rapporto tra la sua massa e il suo volume. La densità dell'acqua aumenta al diminuire della temperatura, fino a circa 4°. Al di sotto di tale soglia la densità diminuisce, al contrario degli altri liquidi. Questo conferisce ad esempio al ghiaccio una densità minore rispetto a quella dell'acqua, e gli permette di galleggiarvi sopra. • Viscosità, grandezza fisica che indica la resistenza di un fluido allo scorrimento. Una delle proprietà dell'acqua è quella di possedere viscosità minima ad alte pressioni: dunque maggiore sarà la pressione, minore sarà la difficoltà dell'acqua di scorrere. • Punto triplo, proprietà caratteristica e fondamentale dell'acqua è quella di possedere un punto triplo: esiste infatti una soglia dove, date certe condizioni di temperatura e pressione in equilibrio, possono coesistere i tre stati dell'acqua. Giunti dunque ad una determinata temperatura e a una determinata pressione, si possono avere contemporaneamente lo stato liquido, lo stato solido e lo stato gassoso dell'acqua. SISTEMA INTERNAZIONALE UNITÀ DI MISURA = la Convenzione del Metro del 1875 ha posto le basi per un sistema di unità di misura comune, chiamato dal 1961 Sistema Internazionale. Nel corso del tempo si sono aggiunte altre unità di misura di base, fino ad arrivare a sette nel 1971; ognuna di esse è riferita ad una grandezza fisica. Tutte le altre unità di misura si ricavano da queste e sono quindi dette unità derivate. Dal SI possiamo dedurre anche le grandezze derivate.