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分子生物学および生化学における方向性とは、核酸の一本鎖の末端間の化学的配向のことである。DNAまたはRNAの一本鎖では、ヌクレオチドの五糖環の炭素原子に命名する化学的慣例により、 5' 末端（通常「ファイブプライム末端」と発音される）と3'末端（通常「スリープライム末端」と発音される）が存在する。5'末端には、リボース環の5'炭素にリン酸基が結合していることが多く、 3'末端は通常、リボースの-OH置換基から修飾されていない。DNA二重らせんでは、鎖は互いに逆方向に走っており、それによって塩基対形成が可能になる。これは、コード化された情報の複製または転写に不可欠である。
核酸は生体内では5'から3'の方向にしか合成されない。これは、様々な種類の新しい鎖を組み立てるポリメラーゼが、一般的にヌクレオシド三リン酸結合を切断することによって生じるエネルギーを利用して、ホスホジエステル結合を介して新しいヌクレオシド一リン酸を3'-ヒドロキシル（-OH）基に結合させるためである。遺伝子や様々なタンパク質結合部位など、核酸鎖に沿った構造の相対的な位置は、通常、上流（5'末端方向）または下流（3'末端方向）として示される。（上流と下流も参照。）
方向性はセンスと関連しているが、センスとは異なる。二本鎖DNAテンプレートからの一本鎖RNAの転写には、相補的な配列によって新生RNAと直接相互作用するテンプレート鎖としてDNAテンプレートの一方の鎖を選択する必要がある。もう一方の鎖は直接コピーされないが、その配列は必然的にRNAの配列と類似している。転写開始部位は一般的に生物のDNAの両方の鎖上に存在し、転写が行われる場所、方向、および状況を指定する。転写産物が1つまたは（まれに）複数のタンパク質をコードしている場合、リボソームによる各タンパク質の翻訳は5′から3′の方向に進み、タンパク質をN末端からC末端に向かって伸長させる。例えば、典型的な遺伝子では、開始コドン（5′-ATG-3′）はセンス鎖内のDNA配列である。転写は（センス鎖に対して）上流の部位から始まり、その領域を進むにつれて、鋳型鎖から3′-TAC-5′をコピーして、メッセンジャーRNA（mRNA）内に5′-AUG-3′を生成します。mRNAはリボソームによって5′末端からスキャンされ、開始コドンによってタンパク質のN末端にメチオニン（細菌、ミトコンドリア、および色素体は代わりにN-ホルミルメチオニンを使用）が組み込まれます。慣例として、 DNAおよびRNAの1本鎖配列は、塩基対形成のパターンを示す必要がある場合を除き、5′から3′の方向に記述されます。
5′末端（「ファイブプライムエンド」と発音）とは、DNAまたはRNA鎖の末端で、デオキシリボースまたはリボースの糖環の5番目の炭素が末端にある部分を指します。5 ′末端にリン酸基が結合しているため、2つのヌクレオチドの連結、すなわち5′リン酸基と別のヌクレオチドの3′ヒドロキシル基との共有結合によるホスホジエステル結合の形成が可能になります。5′リン酸基を除去すると連結が阻害されます。分子生物学者は、不要な核酸連結（例えば、 DNAクローニングにおけるプラスミドベクターの自己連結）を防ぐため、一般的にホスファターゼを用いて5′リン酸基を除去します。
新生メッセンジャーRNAの5'末端は、転写後キャッピングが起こる部位であり、このプロセスは成熟メッセンジャーRNAの生成に不可欠です。キャッピングは、翻訳中のメッセンジャーRNAの安定性を高め、エキソヌクレアーゼの分解作用に対する耐性を与えます。[ 1 ]これは、メッセンジャーRNAにまれな5'-から5'-三リン酸結合で結合したメチル化ヌクレオチド（メチルグアノシン）から構成されます。
遺伝子の5 '側隣接領域は、多くの場合、RNAに転写されないDNA領域を指します。5'側隣接領域には遺伝子プロモーターが含まれており、エンハンサーやその他のタンパク質結合部位が含まれている場合もあります。
5'非翻訳領域（5'-UTR）は、mRNAに転写される遺伝子の領域であり、mRNAの5'末端に位置します。このmRNA領域は翻訳される場合もされない場合もありますが、通常は翻訳の調節に関与しています。5'非翻訳領域は、DNAのキャップ部位から始まり、主要なコード配列のAUG翻訳開始コドンの直前の塩基まで伸びる部分です。この領域には、リボソーム結合部位やコザック配列など、mRNAの翻訳効率を決定したり、mRNAの安定性に影響を与えたりする配列が存在する可能性があります。
鎖の3'末端（3プライム末端）は、糖環の3番目の炭素のヒドロキシル基で終わることからそのように名付けられ、末端部として知られています。3'ヒドロキシル基は、別のヌクレオチドの5'リン酸基に結合（連結）することで、連結したヌクレオチド鎖の形成を可能にするため、新しい核酸分子の合成に不可欠です。
分子生物学者は、 3'-ヒドロキシル基を持たないヌクレオチド（ジデオキシリボヌクレオチド）を用いてDNAの複製を阻害することができる。この技術はジデオキシ鎖終結法またはサンガー法として知られており、 DNA中のヌクレオチドの配列を決定するために用いられる。
新生メッセンジャーRNAの3'末端は、転写後ポリアデニル化の部位であり、50～250個のアデノシン残基からなる鎖が付加されて成熟メッセンジャーRNAが生成される。この鎖は、メッセンジャーRNAが細胞内でどれくらいの期間存在するかを決定するのに役立ち、そこから生成されるタンパク質の量に影響を与える。
3'側隣接領域とは、成熟mRNAにはコピーされないものの、遺伝子の3'末端に隣接するDNA領域のことである。当初、3'側隣接DNAは全く転写されないと考えられていたが、RNAに転写され、一次転写産物が成熟mRNAを形成する過程で速やかに除去されることが明らかになった。3'側隣接領域には、mRNAの3'末端の形成に影響を与える配列が含まれていることが多い。また、エンハンサーやタンパク質が結合する部位が含まれている場合もある。
3'非翻訳領域（3'-UTR）は、mRNAに転写されてメッセージの3'末端となるDNA領域ですが、タンパク質をコードする配列は含まれていません。終止コドンからポリAテールまでのすべての領域が3'非翻訳領域とみなされます。3'非翻訳領域は、mRNAの翻訳効率や安定性に影響を与える可能性があります。また、ヘキサヌクレオチドAAUAAAなど、メッセージにポリ(A)テールを付加するために必要な配列も含まれています。