Complementair desoxyribonucleïnezuur (DNA) is DNA waarbij de sequentie van de samenstellende moleculen op de ene streng van de dubbelstrengs structuur chemisch overeenkomt met de sequentie op de andere streng.
Een nuttige analogie is het beeld van een sleutel en een slot. Er zijn veel verschillende soorten sleutels, maar slechts één ontwerp past bij de contouren van het slot en past dus in het slot. De verschillende chemische moleculen waaruit DNA is opgebouwd, passen ook niet aspecifiek bij elkaar. Een “slot op sleutel”-koppeling werkt op moleculair niveau.
De chemische moleculen waaruit DNA is opgebouwd, staan bekend als nucleotidebasen. Er zijn vier basen: adenine (A), cytosine (C), guanine (G) en thymine (T). In het chemische “slot en sleutel”-patroon paart een A op de ene streng altijd met een T op de andere streng. Evenzo paart een C op de ene streng altijd met een G op de andere streng. De twee strengen worden omschreven als complementair aan elkaar.
Complementair DNA (cDNA) is een kopie van een regio van een streng DNA. Bijvoorbeeld, als de oorspronkelijke DNA-streng een sequentie van ATT had, zal de complementaire sequentie TAA zijn. Het cDNA zal zich binden aan de complementaire plaats op de DNA-streng.
Complementair DNA is van belang in de natuur, bij de vervaardiging van nieuwe kopieën van DNA, en is een belangrijk experimenteel hulpmiddel geworden. Bij de replicatie van DNA worden de twee strengen van elkaar afgewikkeld. Een molecuul, DNA-polymerase genaamd, doorloopt de lengte van elke streng en maakt van elke streng een complementaire kopie. Met andere woorden, elke streng fungeert als een blauwdruk om een complementaire streng te produceren. De twee nieuwe strengen zijn complementair aan elkaar, en kunnen dus samenkomen in een proces dat annealing wordt genoemd. De oude strengen annealiseren ook. Het resultaat zijn twee volledige kopieën van DNA.
Complementair DNA is gebruikt om onderzoekstechnieken te ontwikkelen en genetisch gemodificeerde commerciële producten te vervaardigen. Een klassiek voorbeeld van cDNA is de techniek van de polymerase-kettingreactie (PCR). PCR bootst het proces van DNA-productie in een reageerbuis na. In een reeks reacties wordt een stuk DNA gekopieerd, en de kopieën zelf dienen als sjabloon voor nog meer kopieën. De oorspronkelijke DNA-sequentie wordt binnen enkele minuten geamplificeerd tot een miljard kopieën.
Omdat ribonucleïnezuur (RNA) wordt gemaakt met DNA als blauwdruk, strekt het verschijnsel van complementaire strengen zich ook uit tot RNA. RNA bestaat uit vier basen: adenine (A), cytosine (C), guanine (G) en uracil (U; in plaats van de thymine die in DNA wordt gevonden). In het slot-op-sleutel-scenario paart een A met de U) op de andere streng, en een C altijd met een G. Complementair RNA (cRNA) is een kopie van een RNA-streng die zich bindt aan de juiste regio van de oorspronkelijke molecule. Als de oorspronkelijke RNA-streng bijvoorbeeld een basenvolgorde van AUU heeft, zou de volgorde van de cRNA-streng UAA zijn.
De binding van een DNA- of RNA-streng aan zijn complement is een van de fundamentele onderzoeksinstrumenten van de moleculaire bioloog. Binding van een complement kan doelgebieden van DNA of RNA identificeren, en kan worden gebruikt om het proces van DNA-fabricage te verstoren. Indien het complementaire DNA gelabeld is met een fluorescerende stof, kan de binding van de fluorescerende probe daadwerkelijk met een microscoop worden gevisualiseerd. Dit maakt het mogelijk de DNA-synthese “in real time” te bestuderen.