Чем нуклеиновые кислоты, как полимеры, отличаются от белков?

Коротко: нуклеиновые кислоты (ДНК/РНК) — это «информационные» полимеры с однотипным отрицательно заряженным остовом и четырёхбуквенным алфавитом оснований; белки — «функциональные» полимеры с химически разнообразными боковыми цепями 20 аминокислот, дающими почти неограничённое разнообразие форм и реактивности.

Подробно по пунктам:

• Мономеры и связь.
  • Нуклеиновые кислоты построены из нуклеотидов (сахар-фосфат + азотистое основание), сцеплённых 3′→5′-фосфодиэфирной связью.
  • Белки состоят из аминокислот, соединённых пептидной (амидной) связью.

• Направленность цепи.
  • ДНК/РНК читаются и синтезируются от 5′ к 3′.
  • Белки синтезируются от N-конца к C-концу.

• Остов полимера.
  • У нуклеиновых кислот остов однородный сахар-фосфатный и постоянно отрицательно заряжен (полинегативные анионы).
  • У белков остов — повторяющиеся -NH-CH-CO-; суммарный заряд и свойства определяются разнообразными боковыми цепями.

• «Алфавит» и химическое разнообразие.
  • Нуклеиновые кислоты используют в основном 4 основания (A, G, C, T/U); химическая вариативность ограничена, функция в основном информационная.
  • Белки используют ~20 стандартных аминокислот с кислотными, основными, полярными, неполярными, ароматическими, серосодержащими группами — отсюда колоссальное функциональное и структурное разнообразие.

• Принцип комплементарности vs. фолдинг.
  • ДНК/РНК формируют структуры в первую очередь за счёт спаривания оснований и π-стэкинга; у ДНК типична двойная спираль, у РНК — шпильки, петли, псевдоузлы. Это позволяет шаблонно копировать последовательность (репликация/транскрипция).
  • Белки сворачиваются в вторичную/третичную/четвертичную структуру за счёт водородных связей, гидрофобного эффекта, ионных и координационных связей, дисульфидных мостиков — прямого «шаблонного» копирования не существует; для синтеза нужен матричный мРНК-код и рибосома.

• Функции.
  • Нуклеиновые кислоты: хранение/передача информации, регуляция (мРНК, миРНК, рибосвитчи), иногда каталитика (рибозимы).
  • Белки: катализ (ферменты), структура, транспорт, сигналинг, моторика, рецепция и пр.; именно белки — главные универсальные катализаторы клетки.

• Стабильность.
  • ДНК химически более стабильна (нет 2′-ОН, тимин вместо урацила, часто двухцепочечность). РНК более лабильна из-за 2′-ОН и склонна к щёлочному гидролизу.
  • Стабильность белков зависит от среды; они подвержены денатурации и протеолизу.

• Синтетические машинерии.
  • ДНК/РНК полимеризуют полимеразы из dNTP/NTP, строго 5′→3′.
  • Белки собирает рибосома по генетическому коду с участием тРНК; энергия в основном из GTP.

• Заряд и взаимодействия.
  • Нуклеиновые кислоты — поляны: связываются с катионами, гистонами, полиаминами.
  • Белки могут быть кислыми, основными, амфотерными; есть мембранные (гидрофобные) и полностью растворимые.

• Размеры и длины.
  • ДНК может быть гигантской (млн–млрд нуклеотидов); РНК — от десятков до десятков тысяч.
  • Белки обычно 50–3000 аминокислот.

• Модификации.
  • ДНК/РНК: метилирование, разнообразные модификации оснований/рибоз (особенно в тРНК и рРНК) — в т.ч. эпигенетика.
  • Белки: фосфорилирование, гликозилирование, ацетилирование, убиквитинирование и др. — тонкая настройка функций.

• Оптические/аналитические отличия.
  • Пики поглощения: нуклеиновые кислоты ≈ 260 нм, белки ≈ 280 нм (за счёт Trp/Tyr/Phe) — используется при спектрофотометрии.

• Хиральность.
  • Сахара в НК — D-рибоза/дезоксирибоза; основания в целом ахиральны.
  • Почти все аминокислоты в белках — L-изомеры (кроме глицина).

Итого: как полимеры, нуклеиновые кислоты — однородные, направленные, полиянные цепи с ограниченным набором «букв» и встроенным механизмом комплементарного копирования; белки — гетерогенные по химии цепи с огромным набором «химических инструментов», которые сворачиваются в активные трёхмерные машины, но не способны к прямому матричному самокопированию.