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随着生命科学和医学研究进入后基因组时代，越来越多的研究人员开始关注如何直接探测生物分子的结构和功能。基因组和蛋白质组的研究方法为科研工作者提供了有关蛋白质序列、表达方式和相互作用的大量数据。尽管这些信息很重要，但它们不足以使科研工作者了解复杂的生命过程。要阐明生命过程，包括各种病理过程的分子机制，还需要了解细胞中各种生物分子的时空分布、结构和相互作用的动态过程等问题。