Chemotaxis, het proces waarin cellen een concentratiegradiënt van een specifieke stof detecteren, interpreteren en vervolgens bewegen op basis van deze informatie, speelt een onmisbare rol in vele biologische fenomenen. Chemotaxis staat centraal in bijvoorbeeld de genezing van wonden, het afstoten van parasieten en de groei van een embryo. In dit proefschrift is gebruik gemaakt van de sociale amoebe Dictyostelium discoideum om in detail te kijken naar de dynamica van de eerste stappen in de detectie van een gradiënt. D. discoideum detecteert cyclisch adenosinemonophosphaat (cAMP) met behulp van de cAMP receptor 1 (cAR1). Binnen in de cel activeert cAR1 een G-eiwit dat vervolgens een complexe signaalcascade in gang zet. Gebruikmakend van “single-molecule” microscopie is gekeken naar de moleculaire bewegingen van cAR1 en het hiermee geässocieerde G-eiwit. Wanneer we naar het gedrag van cAR1 kijken aan de cel voor- en achterkant tijdens chemotaxis nemen we opvallende verschillen waar, hetzelfde geldt voor het G-eiwit. Deze verschillen zijn belangrijk voor een volledig begrip van chemotaxis en zijn tot nu toe in modellen altijd genegeerd.