Složenost staničnih sustava veliki je izazov za proučavanje raznih biomolekula u njihovom prirodnom okruženju. Velika pažnja posvećena je selektivnosti obilježavanja kako bi se dobio uvid u same stanične procese. Ključan je razvoj tehnika i metoda koje će omogućiti brze i selektivne reakcije molekula između mnoštva funkcionalnih skupina koje se nalaze u samoj stanici. U novije vrijeme koristi se pojam „bioortogonalna kemija“ za sve kemijske reakcije koje se mogu pojaviti u živim sustavima bez da pritom ometaju prirodne biokemijske procese. Tako je omogućena modifikacija biomolekula i uvid u same stanične procese. Molekule od interesa su upravo one koje se mogu uvesti u živi sustav, a da su u njima potpuno odsutne. To se postiže uvođenjem molekula poput azida, fosfina i alkina koje su ključne molekule za Staudingerovu ligaciju te za azid-alkin cikloadiciju kataliziranu bakrom (I). Te su reakcije od koristi ne samo za označavanje proteina već i za modifikaciju glikana, lipida, DNA i nukleinskih kiselina. Kod samih proteina više je mogućnosti specifičnog obilježavanja jer oni sadržavaju aminokiseline koje imaju različite funkcionalne skupine, a samim time i brojne mogućnosti reagiranja. Prvobitno su glavni ciljevi modificiranja proteina bili nukleofilni ostatci lizina i cisteina, a sada se razvijaju suvremene metode označavanja većeg broja aminokiselina, a prvenstveno onih na N-kraju proteina