Molekulinis žymeklis, dar vadinamas genetiniu žymekliu, yra tam tikra dezoksiribonukleino rūgšties arba DNR seka, kurią galima identifikuoti viso genomo kontekste. Mokslininkai naudoja molekulinius žymenis, kad galėtų sekti tam tikrų genų ar kitų dėmesio vertų DNR sekų vietas didesnėje DNR grandinėje. Kai kuriuos molekulinius žymenis galima nustatyti tik ištyrus genetinės informacijos seką, o kitus galima nustatyti vizualiai apžiūrint organizmą. Šie žymenys tarnauja daugeliui biologinių tyrimų tikslų, įskaitant akademinio pobūdžio ir labiau terapinius. Akademinės programos gali apimti genų, turinčių įtakos tam tikriems požymiams, katalogavimą, o terapinės programos apima žymenų tyrimą, kuris padėtų nustatyti genetinius pokyčius, tikintis gydyti ligą.
Yra daug skirtingų tipų skirtingo ilgio ir konfigūracijos molekulinių žymenų, kurie gali būti naudojami įvairiems tikslams. Kai kurie atsiranda natūraliai, o kiti yra specialiai sukurti mokslininkų, kad būtų galima pažymėti tam tikrų DNR sekų vietas. Įvairūs laboratoriniai procesai gali būti naudojami norint pridėti molekulinių žymenų prie tam tikrų DNR sekų arba sujungti DNR grandines taškuose, kuriuos rodo molekulinių žymenų buvimas. Taikant kai kuriuos tokiais žymenimis pagrįstus metodus, mokslininkai gali sudaryti „genetinius žemėlapius“, kuriuose yra tam tikro organizmo užkoduota genetinė informacija.
Molekuliniai žymenys turi turėti keletą skirtingų bruožų, kad būtų naudingi tyrėjams. Pavyzdžiui, juos turi būti lengva rasti ir tiksliai nustatyti, nes bet kokia abejonė gali suabejoti galutiniais žymenimis pagrįstų eksperimentų rezultatais. Jie taip pat turi būti polimorfiniai, o tai reiškia, kad skirtinguose tos pačios rūšies organizmuose egzistuoja skirtingos žymeklio koduojamo geno formos ir dėl to atsiranda tam tikri organizmų pokyčiai. Apskritai iš nepolimorfinių vietų galima gauti mažai informacijos. Be to, polimorfizmai sukelia matomus pokyčius, tokius kaip akių spalva ar sparnų struktūra, kurie gali būti naudojami norint nustatyti, kurie organizmai turi tam tikrą genetinę struktūrą.
Įvairūs biologinių tyrimų procesai naudoja molekulinius žymenis įvairiems tikslams. Jie dažniausiai naudojami siekiant nustatyti, kaip specifiniai fiziniai bruožai ar sąlygos yra susieti su genetiniais kintamaisiais. Kartais tai daroma grynai akademiniais tikslais, nes mokslininkai dažnai domisi, kaip nustatyti, kurie genai turi įtakos tam tikroms fizinėms savybėms. Tačiau jis taip pat gali būti naudojamas gydymo tikslais. Pavyzdžiui, kai kurios genetinės variacijos gali sukelti ligą, todėl tiriant polimorfinių molekulinių žymenų svyravimus mokslininkai gali sužinoti apie genetinių ligų pobūdį.