Η αλληλουχία DNA είναι μια συλλογή επιστημονικών μεθόδων για τον προσδιορισμό της αλληλουχίας των νουκλεοτιδικών βάσεων σε ένα μόριο DNA. Όλοι οι ζωντανοί οργανισμοί έχουν DNA (δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ) σε κάθε κύτταρο τους. Κάθε κύτταρο σε έναν οργανισμό περιέχει τον γενετικό κώδικα για ολόκληρο τον οργανισμό. Η διαδικασία προσδιορισμού αλληλουχίας DNA μετατρέπει το DNA από έναν δεδομένο οργανισμό σε μορφή που μπορεί να χρησιμοποιηθεί από ερευνητές για τη βασική μελέτη βιολογικών διεργασιών, την ιατρική έρευνα και την εγκληματολογία.
Υπάρχουν διάφορες μέθοδοι που μπορούν να χρησιμοποιηθούν στον προσδιορισμό της αλληλουχίας του DNA. Οι πρώτες μέθοδοι αναπτύχθηκαν τη δεκαετία του 1970 και είναι πολύ επίπονες και χρονοβόρες. Η πιο δημοφιλής και κοινή αντίδραση προσδιορισμού αλληλουχίας που χρησιμοποιείται σήμερα είναι ο προσδιορισμός αλληλουχίας διδεοξυνουκλεοτιδίου, ο οποίος μπορεί να γίνει με το χέρι ή με μηχανές, ανάλογα με την ποσότητα του υλικού προς ανάλυση αλληλουχίας.
Η ποσότητα του γενετικού υλικού σε έναν οργανισμό ποικίλλει σημαντικά και μετριέται από τον αριθμό των βάσεων νουκλεοτιδίων που περιέχει. Για παράδειγμα, ένας ιός ή ένα βακτήριο μπορεί να έχει μόλις πέντε χιλιάδες βάσεις, ενώ το ανθρώπινο γονιδίωμα περιέχει περίπου τρία δισεκατομμύρια βάσεις. Η μέθοδος προσδιορισμού αλληλουχίας διδεοξυνουκλεοτιδίου του προσδιορισμού αλληλουχίας DNA μπορεί να αλληλουχήσει πολλά γονιδιώματα σε ημέρες και μεγάλα γονιδιώματα σε χρόνια, αντί για δεκαετίες.
Υπάρχουν τέσσερα στάδια στον προσδιορισμό της αλληλουχίας του DNA. Πρώτα πρέπει να αφαιρεθεί το DNA από το κύτταρο. Στη συνέχεια υφίσταται μια αντίδραση αλληλουχίας. Στη συνέχεια, το DNA διαχωρίζεται κατά μέγεθος και τελικά αναλύεται από έναν υπολογιστή που τοποθετεί τα αποτελέσματα σε μια χρησιμοποιήσιμη μορφή.
Το πρώτο βήμα στον προσδιορισμό της αλληλουχίας του DNA είναι να βγάλουμε το DNA από το κύτταρο. Αυτό μπορεί να γίνει μηχανικά ή χημικά. Το DNA έρχεται σε δύο κλώνους, αλλά μόνο ένας κλώνος μπορεί να αναλυθεί σε αλληλουχία κάθε φορά.
Μόλις το DNA διασπαστεί, τοποθετείται σε φορείς, τα οποία είναι κύτταρα που θα αυτοαντιγραφούν επ’ αόριστον, μαζί με έναν εκκινητή, που είναι μια χημική ουσία που ξεκινά τη διαδικασία. Αυτό δημιουργεί κλώνους του DNA του οργανισμού στον οποίο γίνεται η αλληλουχία. Η αντίδραση προσδιορισμού αλληλουχίας χρησιμοποιεί τον εκκινητή για να ξεκινήσει τη χημική διαδικασία αναπαραγωγής του δεύτερου κλώνου DNA. Η αλληλούχιση πραγματοποιείται σε θερμικό κυκλοποιητή έτσι ώστε η αντίδραση να επαναλαμβάνεται πολλές φορές. Η επανάληψη της αντίδρασης έχει ως αποτέλεσμα μεγαλύτερη απόδοση DNA αλληλουχίας.
Μετά τον προσδιορισμό της αλληλουχίας, το DNA ταξινομείται κατά μέγεθος με τριχοειδή ηλεκτροφόρηση. Το DNA έλκεται από ένα ηλεκτρικό ρεύμα μέσω μιας γέλης στο τριχοειδές, που είναι ένας πολύ λεπτός γυάλινος σωλήνας. Οι κλώνοι του DNA εμφανίζονται ταξινομημένοι κατά μήκος. Καθώς αναδύονται από το τριχοειδές, περνούν μέσα από ένα λέιζερ που ενεργοποιεί βαφές που αναγνωρίζουν τις νουκλεοτιδικές βάσεις. Αυτές οι πληροφορίες τροφοδοτούνται σε έναν υπολογιστή, ο οποίος στη συνέχεια εμφανίζει την αλληλουχία DNA στην οθόνη.