$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Pełny wgląd w mechanizmy działania żywych komórek można osiągnąć tylko poprzez zbadanie kluczowych procesów, które wywołują i kierują zdarzeniami na poziomie komórkowym. Do tej pory złożoność ścinania systemów biologicznych powodowała, że precyzyjne eksperymenty na pojedynczych cząsteczkach były zbyt wymagające, zamiast tego skupiano się na badaniach pojedynczych systemów przy użyciu stosunkowo prymitywnych pomiarów średnich masowych. Jednak wiele ważnych procesów zachodzi w żywej komórce na poziomie zaledwie jednej lub kilku cząsteczek; Pomiary zespołowe na ogół maskują stochastyczną i niejednorodną naturę tych zdarzeń. Tutaj, korzystając z zaawansowanej mikroskopii optycznej i narzędzi analitycznej analizy obrazu, pokazujemy, jak monitorować białka w pojedynczej żywej komórce bakteryjnej z dokładnością do pojedynczych cząsteczek i jak możemy obserwować dynamikę w kompleksach molekularnych w funkcjonujących maszynach biologicznych. Techniki te mają bezpośrednie znaczenie fizjologiczne. Są one minimalnie perturbacyjne i nieinwazyjne w stosunku do badanej próbki biologicznej i są w pełni dostosowane do badań w żywym materiale, cechach niedostępnych dla innych podejść biofizyki do pojedynczych cząsteczek. Ponadto, wszystkie badane próbki biologiczne wytwarzają znakowane fluorescencyjnie białko na poziomach, które są prawie identyczne z niezmodyfikowanymi szczepami komórkowymi ("kodowanie genomowe"), w przeciwieństwie do bardziej powszechnego, ale mniej idealnego podejścia do generowania znacznie większej ilości białka niż miałoby to miejsce naturalnie ("ekspresja plazmidu"). W związku z tym rzeczywiste próbki biologiczne, które będą badane, są znacznie bliższe organizmom naturalnym, a zatem obserwacje są bardziej istotne dla rzeczywistych procesów fizjologicznych.