Warum gibt es ein 3′- und ein 5′-Ende bei den beiden gegenläufigen Einzelsträngen (Polynukleotidsträngen) der DNA-Doppelhelix? Die Antwort liegt in der Bezeichnung der C-Atome in den Nukleotidmolekülen bzw. genauer in den Deoxyribosemolekülen. Nachfolgendes Bild zeigt ein Nukleotid mit der Kennzeichnung der einzelnen C-Atome (mit 1′ bis 5′):
Wie zu sehen, ist am C-Atom 1 die entsprechende organische Base gebunden.
Der Phosphatrest sitzt am C-Atom 5 der Ribose und stellt die Verbindung zum C-Atom 3 der nächsten Ribose her (nächste Abbildung).
Über die Wasserstoffbrückenbindungen sind schlussendlich die beiden Einzelstränge miteinander verbunden (zwei Wasserstoffverbindungen zwischen Adenin und Thymin bzw. drei Verbindungen zwischen Guanin und Cytosin):
Bei der Replikation wird dann auch die Bedeutung der Gegenläufigkeit der beiden Einzelstränge bzw. deren unterschiedliche 3′-5′-Richtung in der Doppelhelix deutlich: beide Stränge werden zwar nahezu zeitgleich synthetisiert, ein Strang wächst in 5′-3′-Richtung, während der andere aber in 3′-5′-Richtung vervollständigt wird. (siehe nachfolgende Abbildung)
