En palindromisk sekvens är en nukleinsyresekvens i en dubbelsträngad DNA- eller RNA-molekyl där läsning i en viss riktning (t.ex. 5′ till 3′) på den ena strängen matchar sekvensen som läses i motsatt riktning (t.ex. 5′ till 3′) på den komplementära strängen. Denna definition av palindrom är alltså beroende av att de komplementära strängarna är palindroma till varandra.
A: Palindrom, B: Slinga, C: Stjälk
Betydelsen av palindrom i genetiksammanhang är något annorlunda än den definition som används för ord och meningar. Eftersom en dubbelspiral bildas av två parade antiparallella strängar av nukleotider som löper i motsatt riktning, och nukleotiderna alltid parar sig på samma sätt (adenin (A) med tymin (T) i DNA eller uracil (U) i RNA; cytosin (C) med guanin (G)), sägs en (enkelsträngad) nukleotidsekvens vara en palindrom om den är lika med sitt omvända komplement. Till exempel är DNA-sekvensen ACCTAGGT palindrom eftersom dess komplement nukleotid för nukleotid är TGGATCCA, och om man vänder på ordningen av nukleotiderna i komplementet får man den ursprungliga sekvensen.
En palindrom nukleotidsekvens kan bilda en hårnål. Stamdelen av hårnålen är en pseudo dubbelsträngad del eftersom hela hårnålen är en del av samma (enkla) sträng av nukleinsyra. Palindromiska motiv finns i de flesta genomer eller uppsättningar av genetiska instruktioner. De har särskilt undersökts i bakteriekromosomer och i de så kallade Bacterial Interspersed Mosaic Elements (BIME) som är utspridda över dem. År 2008 upptäckte man genom ett projekt för sekvensering av genomet att stora delar av människans X- och Y-kromosomer är ordnade som palindromer. En palindromisk struktur gör det möjligt för Y-kromosomen att reparera sig själv genom att böja sig i mitten om den ena sidan skadas.
Palindromer tycks också förekomma ofta i de peptidsekvenser som utgör proteiner, men deras roll i proteinernas funktion är inte klart känd. Det har föreslagits att förekomsten av palindromer i peptider kan vara relaterad till förekomsten av lågkomplexa regioner i proteiner, eftersom palindromer ofta förknippas med lågkomplexa sekvenser. Deras förekomst kan också vara relaterad till sådana sekvensers benägenhet att bilda alfahelixer eller protein/proteinkomplex.