En palindromisk sekvens er en nukleinsyresekvens i et dobbeltstrenget DNA- eller RNA-molekyle, hvor læsning i en bestemt retning (f.eks. 5′ til 3′) på den ene streng svarer til sekvensen læsning i den modsatte retning (f.eks. 5′ til 3′) på den komplementære streng. Denne definition af palindrom afhænger således af, at de komplementære strenge er palindromiske i forhold til hinanden.
A: Palindrom, B: Loop, C: Stamme
Betydningen af palindrom i genetisk sammenhæng er lidt anderledes end den definition, der anvendes for ord og sætninger. Da en dobbeltspiral er dannet af to parrede antiparallelle strenge af nukleotider, der løber i modsatte retninger, og da nukleotiderne altid danner par på samme måde (adenin (A) med thymin (T) i DNA eller uracil (U) i RNA; cytosin (C) med guanin (G)), siges en (enkeltstrenget) nukleotidsekvens at være et palindrom, hvis den er lig med sit omvendte komplement. F.eks. er DNA-sekvensen ACCTAGGT palindrom, fordi dens nukleotid-for-nukleotid-komplement er TGGATCCA, og hvis man vender rækkefølgen af nukleotiderne i komplementet om, får man den oprindelige sekvens.
En palindrom nukleotidsekvens er i stand til at danne en hårnål. Stamdelen af hårnålen er en pseudo-dobbeltstrenget del, da hele hårnålen er en del af samme (enkelt)streng af nukleinsyre. Palindromiske motiver findes i de fleste genomer eller sæt af genetiske instruktioner. De er blevet særligt undersøgt i bakteriekromosomer og i de såkaldte Bacterial Interspersed Mosaic Elements (BIME’er), der er spredt ud over disse kromosomer. I 2008 opdagede man i forbindelse med et projekt til sekventering af genomet, at store dele af menneskets X- og Y-kromosomer er arrangeret som palindromer. En palindromisk struktur gør det muligt for Y-kromosomet at reparere sig selv ved at bøje sig om på midten, hvis den ene side er beskadiget.
Palindromer synes også at være hyppigt forekommende i de peptidsekvenser, der indgår i proteiner, men deres rolle i proteinernes funktion er ikke klart kendt. Det er blevet foreslået, at eksistensen af palindromer i peptider kan være relateret til forekomsten af regioner med lav kompleksitet i proteiner, da palindromer ofte er forbundet med sekvenser med lav kompleksitet. Deres forekomst kan også være relateret til sådanne sekvensers tilbøjelighed til at danne alfa-helixer eller protein/protein-komplekser.