Direktionalität ist in der Molekularbiologie und Biochemie die durchgehende chemische Orientierung eines einzelnen Nukleinsäurestrangs. In einem einzelnen DNA-oder RNA-Strang bedeutet die chemische Konvention der Benennung von Kohlenstoffatomen im Nukleotid-Pentose-Zucker-Ring, dass es ein 5′-Ende (normalerweise ausgesprochen „fünf Primende“) gibt, das häufig eine Phosphatgruppe enthält, die an den 5′ Kohlenstoff des Riboserings gebunden ist, und ein 3′-Ende (normalerweise ausgesprochen „drei Primende“), das typischerweise nicht vom Ribose-OH-Substituenten modifiziert ist., In einer DNA-Doppelhelix verlaufen die Stränge in entgegengesetzte Richtungen, um eine Basenpaarung zwischen ihnen zu ermöglichen, was für die Replikation oder Transkription der codierten Information wesentlich ist.
Ein Furanose-Molekül (Zuckerring) mit Kohlenstoffatomen, die mit Standardnotation beschriftet sind. Die 5′ ist stromaufwärts; die 3′ ist stromabwärts. DNA und RNA werden in der 5′ bis 3′ Richtung synthetisiert.,
Nukleinsäuren können nur in vivo in Richtung 5′-zu-3′ synthetisiert werden, da die Polymerasen, die verschiedene Arten neuer Stränge zusammensetzen, im Allgemeinen auf der Energie beruhen, die durch Brechen von Nukleosidtriphosphatbindungen erzeugt wird, um neue Nukleosidmonophosphate über eine Phosphodiesterbindung an die 3′-Hydroxyl (-OH) – Gruppe anzuhängen. Die relativen Positionen von Strukturen entlang eines Nukleinsäurestrangs, einschließlich Genen und verschiedener Proteinbindungsstellen, werden normalerweise als stromaufwärts (zum 5′-Ende) oder stromabwärts (zum 3′-Ende) bezeichnet. (Siehe auch upstream und downstream.,)
die Direktionalität ist verwandt mit, aber unabhängig von der Sinn. Die Transkription von einzelsträngiger RNA aus einer doppelsträngigen DNA-Schablone erfordert die Auswahl eines Strangs der DNA-Schablone als Schablonenstrang, der aufgrund komplementärer Sequenz direkt mit der entstehenden RNA interagiert. Der andere Strang wird nicht direkt kopiert, aber notwendigerweise ähnelt seine Sequenz der der RNA. Transkriptionsinitiationsstellen treten im Allgemeinen an beiden Strängen der DNA eines Organismus auf und geben den Ort, die Richtung und die Umstände an, unter denen die Transkription stattfinden wird., Wenn das Transkript ein oder (selten) mehr Proteine kodiert, wird die Translation jedes Proteins durch das Ribosom in einer 5′ bis 3′ – Richtung erfolgen und das Protein von seinem N-Terminus zu seinem C-Terminus verlängern. Zum Beispiel ist in einem typischen Gen ein Startcodon (5′-ATG-3′) eine DNA-Sequenz innerhalb des Sinnenstrangs. Die Transkription beginnt an einer stromaufwärts gelegenen Stelle (relativ zum Sense-Strang) und kopiert beim Durchlaufen der Region die 3′-TAC-5′ aus dem Template-Strang, um 5′ – AUG-3′ innerhalb einer Messenger-RNA (mRNA) zu erzeugen., Die mRNA wird vom Ribosom vom 5′ – Ende gescannt, wobei das Start-Codon den Einbau eines Methionins steuert (Bakterien, Mitochondrien und Plastiden verwenden stattdessen N-Formylmethionin) am N-Endpunkt des Proteins. Herkömmlicherweise werden einzelne Stränge von DNA-und RNA-Sequenzen in einer 5′-zu-3′ – Richtung geschrieben, außer wenn dies zur Veranschaulichung des Musters der Basenpaarung erforderlich ist.