3．3 核酸与蛋白质复合物( Nuclear acids-Protein Complex)
DNA 和蛋白质分子的特定相互作用在分子生物学中起着关键作用。蛋白质与DNA 结合的精确位点图谱和不同细胞状态下结合位点的测定对于了解复杂细胞体系的功能与机理，特别是基因表达的控制都十分关键。常见的识别DNA 与蛋白质结合位点的生化方法有电泳迁移率检测法和DNA 降解酶指纹法两种。但是这两种技术都不适用于较长的DNA 链与蛋白质特定结合位点的图谱制作。AFM 作为一种高度分辨达0。1 nm ，宽度分辨率为2 nm 左右的表面分析技术，已广泛地用于表征各类DNA-蛋白质的复合物。
低湿度大气条件下，Rees 等利用AFM 在接触模式下考察了λ2PL 启动子在启动和关闭转录过程中对DNA 链弯曲程度的影响。此外，这个小组还研究了另外一种λ2转录因子，Cro-蛋白对DNA 弯曲的影响。为了研究Jun 蛋白的结合是否会引起DNA 链的弯曲，Becker 等利用AFM研究了包含一个AP21 结合位点的线性化质粒DNA 与Jun 蛋白的复合物。Aizawa 小组对DNA 蛋白激酶Ku 亚结构域和双链DNA 断裂的相关性进行了研究。Kasas 等研究了大肠杆菌RNA 聚合酶(RNAP) 转录过程中的动态酶活性。他们的方法是在Zn2 + 存在的条件下，RNAP 能够松散或紧密地与DNA 模板进行结合，通过AFM 成像了解其动态过程。DNA2蛋白质复合物的机理与单一组分是不同的，相信AFM ，特别是AFM 单分子力谱技术在表征DNA 和蛋白质的相互作用方面会发挥重要作用。
3．4 细胞( Cell)
在很短的时间内，AFM 就应用于细胞科学这一生物学最复杂的领域。AFM 不仅能够提供超光学极限的细胞结构图像，还能够探测细胞的微机械特性，利用AFM 力-曲线技术甚至能够实时地检测细胞动力学和细胞运动过程。这些高分辨的结构特征和功能信息是其它任何一种显微技术都无法提供的。值得一提的是，利用AFM 研究细胞很少用样品预处理，尤其是能够在近生理条件下对它们进行研究。利用AFM 直接成像方法，人们已经对固定的活细胞和亚细胞结构进行了深入研究。这些研究获得了关于细胞器的构造、细胞膜和细胞骨架更详细的信息。为了考察细胞膜结构的皱褶、层状脂肪物、微端丝和微绒毛等特征，人们将细胞固定在基底上再进行AFM 观察。由于细胞质膜掩盖了细胞内部骨架，人们已经发展了一种仔细剥离该层膜的方法，并利用AFM 对剥离细胞膜后的结构进行了研究。
AFM 在细胞研究方面的一个最重要用途是对活细胞的动力学过程、细胞间的相互作用以及细胞对其内外干扰因素的响应进行实时成像。研究人员已对外来病毒感染的细胞进行实时考察。研究了活性状态下血小板形状的变化情况和培养的胰腺细胞对淀粉消化酶的响应情况。研究发现，利用AFM 实时研究细胞的动力学行为时的主要问题在于如何减少针尖扫描过程中AFM 悬臂对细胞的微扰以及维持温度和pH 值等条件的稳定。另外一个技术难题是如何克服扫描一幅高分辨的活细胞图所花费的时间超过细胞本身特征变化的时间。解决前一个问题的方法是减少对细胞的刺激，如在液相条件下使用轻敲模式成像或发展一种针尖悬臂对样品施加更低力的新技术。解决时间分辨率的办法是，在保证一定的空间分辨率的前提下加快AFM 针尖样品的扫描速度[63 ] 。现在AFM 仪器在保证一定空间分辨率的前提下，对一些在时间要求方面不太高的细胞动力学过程如细胞生长、细胞内外物质的交换事件进行了研究，对细胞生长因子、荷尔蒙及其它生化试剂存在下对细胞形貌的影响也进行了现场考察。细胞骨架包括细胞的形状、细胞的运动和细胞的迁移，它对细胞的机械性能起决定作用。了解细胞的微机械性质有助于人们弄清楚细胞的骨架和功能;AFM 力-距离曲线能够对某些细胞表面的局部粘弹性特征进行监测，关于这方面的工作已有一些文献报道。另一个要解决的难题是如何从AFM 的测量信息中定量地研究细胞的微机械特征。
3．5病毒( Virus)
早期，AFM 在生物学上的应用主要集中在病毒研究。Kolbe 等首次研究了具有不同头尾结构的T4 噬菌体。Imai 及其合作者分别对烟草花叶病毒和各类噬菌体进行了考察。烟草花叶病毒( TMV) 或星形烟草花叶病毒(STMV) 是迄今研究得最多的病毒类型。在胶体溶液中， TMV非常类似已知的蛋白质行为，可以采用研究蛋白质的方法对其进行考察。利用AFM ，人们研究了高度过饱和和轻微过饱和条件下TMV 的二维成核生长过程。研究发现，在高度过饱和条件下，三维成核是主要的生长过程。除了TMV ，另外被广泛研究的病毒还有20 面体萝卜黄色花叶病毒( TYMV) 和黄瓜花叶病毒。AFM 研究表明，当TYMV 暴露在平衡条件下的溶液中，TYMV 晶体的(101) 面逐层向上生长，晶格的结构缺陷如空位、单粒子、位错和聚集等现象在AFM 图上区分得十分清楚。Turner 等利用从AIDS 病毒中提取的逆转录酶修饰AFM 横梁，使之成为一种能检测抑制酶的活力和筛选使AIDS 病毒失活药物的方法。自支撑磷脂膜与感冒病毒结合作用以及缺陷位点结构上底物暴露的磷脂单层效应和水合双层磷脂的检测被发展成了一种新型生物传感器，这种传感器能够从其它大分子中识别特定的病毒物质。这些结果都被AFM 图像所证实。
