Einzelmolekülmikroskopie ist eine Technik, die das genaue Lokalisieren und Verfolgen der Bewegung einzelner fluoreszenter Moleküle – sogar bei der Betrachtung lebender biologischer Proben – erlaubt. In der vorliegenden Arbeit wurde ein flexibles Analysewerkzeug für Einzelmoleküldaten, wie sie Ziel von biologischen Experimenten sind, etabliert. Dies war notwendig, um unter Zellkulturbedingungen, die einer dreidimensionalen Mikroumgebung, wie Zellen physiologisch im nativen Gewebe erfahren, Rechnung tragen und dabei eine besondere Herausforderung darstellen, zuverlässig fluoreszente Sonden zu detektieren und zu lokalisieren. Nach Konzipierung, Implementierung, Testsimulationen für quantitativen Vergleich und zur Verifikation, sowie der Evaluierung der unterschiedlichen Schritte der Analyseprozedur inklusive der Bestimmung des lokalen Hintergrundes, des lokalen Bildrauschens, Entrauschung, Detektion, Lokalisierung and zuletzt Nachbearbeitung des Datensatzes wurden diese Analysefähigkeiten angewandt um durch das Verfolgen einzelner lipidähnlicher Farbstoffmoleküle im äußeren Blatt der Plasmamembran humaner U2OS Osteosarkomzellen den Einfluss von Röntgenbestrahlung auf die Architektur der Plasmamembran zu bestimmen. Es konnte gezeigt werden, dass die laterale Diffusion in der Plasmamembran durch zwei Phasen mit jeweils anomaler Diffusion gut beschrieben wird und dass bei Gegenwart einer 3D extrazellulären Matrix die anomalen Exponenten der schnellen Fraktion verringert werden im Vergleich zur gewöhnlichen 2D Zellkultur. Interessanterweise wurden auch nach hohen Einzeldosen (25 Gy), bei denen bekannt ist, dass sie über membranviskositäterhöhende Ceramiderzeugung membranvermittelte Apoptose im Tumor-Mikrogefäßendothel induzieren, keine Änderungen der U2OS-Plasmamembran beobachtet. Dies kann man beziehen auf die Abwesenheit von endotheliumtypischen, rückkoppelnd-verstärkenden Redox-Signalwegen in U2OS-Zellen. Zusammengefasst, konnte die empfindliche und präzise Analysestruktur, die in der vorliegenden Arbeit entwickelt wurde, um kleinste Veränderungen dynamischer Prozesse in der Plasmamembran aufzudecken, keine merklichen Einfluss ionisierender Strahlung auf die Lipiddynamik an sich in der Plasmamembran feststellen. Andererseits setzt sie das Fundament für Studien zu Rezeptorsignalwegen im Kontext physiologisch sinnvoller Mikroumgebungen mit der selben Genauigkeit.