原子力显微镜可用于对细胞进行形态学观察并进行图像分析。通过观察细胞表面形态和三维结构，可以获得定量参数，例如细胞的表面积，厚度，宽度体积和胰腺外分泌细胞囊泡的影响进行研究。 原子力显微镜还可用于研究自由基损伤的红细胞膜表面的精细结构，并直接观察雌性蝎子保护后自由基损伤和红细胞膜分子形态的影响。

一、蛋白质

对于蛋白质，原子力显微镜的出现大大地促进了其研究进展。 原子力显微镜可以观察一些常见蛋白质的行为，如白蛋白，血红蛋白，胰岛素，以及吸附在固体界面上的分子运动和噬菌体。为了解生物相容性，体外细胞生长，蛋白质纯化，膜中毒有很大帮助。例如，Dufrene等人。

使用原子力显微镜研究吸附在聚合物载体材料表面上的胶原的组装行为。结合X射线光电子能谱和辐射标记技术，他们提出了一种几何模型，定性地解释了其分层结构。原子力显微镜实验证实了胶原装配的有时连续，有时不连续的性质，其还通过形貌提供胶原纤维结构特征。 Quist等人。

用原子力显微镜研究了白蛋白和猪胰岛素在云母基质上的吸附行为。根据原子力显微镜地图上小丘的不同大小，蛋白质有时会聚集，有时会分散。 Epand等人。利用原子力显微镜技术研究了一种感冒病毒的促红细胞生成素，并展示了膜蛋白的自组装实时过程，形成病毒折叠蛋白的外域。

在紫外包被的噬菌体调理素蛋白（BR）的原子力显微镜观察中，原子力显微镜仪器的改进，检测技术的改进和样品制备技术的改进被集中。在细胞中，分子马达可以将化学能转化为机械运动，防止由布朗运动引起的细胞定向活动的错误，包括：肌球蛋白，运动蛋白，动力蛋白，解旋酶，DNA。分子运动蛋白（例如聚合酶和RNA聚合酶）的共同特征是执行与沿线性轨道的生命活动相关的功能。

例如肌肉收缩，细胞分化期间的染色体分离以及不同细胞之间的细胞器的替换。解码和复制遗传信息。由于分子马达本身的小型化，它们易受更高的热能和大的波动的影响。了解运动分子如何正常有序地运作成为一项具有挑战性的任务。利用原子力显微镜，已知细胞运动期间肌动蛋白结合蛋白和肌动蛋白骨架调节的结构信息。

二、脱氧核糖核酸（DNA）

原子力显微镜液相成像技术的优点是消除毛细管力，针尖粘性力，更重要的是，可以在生理条件下检查DNA的单分子行为。 DNA分子在缓冲溶液或水溶液中不与基质紧密结合，并且是液相原子力显微镜面临的主要困难之一。硅烷化试剂，氨基丙基三乙氧基硅烷（APTES）和阳离子磷脂双层修饰的云母基质固定的DNA分子，可以通过在缓冲液中的原子力显微镜成像来解决。

在气相条件下涉及DNA的阳离子的沉积已经成熟并且适合于原子力显微镜观察。 APTES改性的云母基质更常用于液相条件。许多当前的DNA构象，如弯曲，超螺旋，小环结构，三链螺旋结构，DNA三向接触构象，DNA复制和重组的中间结构，分子开关结构和插入DNA链的药物分子的相互作用原子力显微镜广泛研究，获得了许多新的认识。

三、核糖核酸（RNA）

原子力显微镜对RNA的研究不多。已经获得了结晶转运RNA和单链病毒RNA以及寡聚Poly（A）的单链RNA分子的原子力显微镜图像。由于单链RNA的结构变化在不同的缓冲条件下是复杂的，因此不容易收集单链RNA分子的图像。 使用原子力显微镜成像RNA分子需要对样品进行特殊和复杂的处理.Bayburt等人使用Ni2 +固定化DNA方法在缓冲条件下获得单链Pre-m RNA分子的原子力显微镜图像。

他们的实践如下： （1）用酸处理Ni2 +修饰的云母基质以增加结合力;（2）将RNA分子在70℃退火，缓慢冷却至室温，然后滴加到酸处理的Ni 2+中-ma底物。单分子力谱技术，在Mg2 +存在下，Liphardt等人研究了形态可变RNA分子的机械解折叠过程，发现了从发夹结构到RNA分子的三链结构的转变。然后他们使用RNA分子来证实可逆非平衡功函数和可逆平衡自由能的热力学等价性。

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