蛋白質(zhì)構(gòu)象觀察得到物理吸附于支持物表面的獨立蛋白的高分辨率成像是AFM最具挑戰(zhàn)性的任務之一。SanPaulo和García利用AFM觀察了抗體分子8（抗人血清白蛋白IgG），抗體分子（－150kD）由兩個包含抗原結(jié)合位點的Fab段和一個Fc段構(gòu)成，三級結(jié)構(gòu)為“T”或“Y”形狀。HAS分子的AFM成像，顯示分子的四種基本形態(tài)，每種形態(tài)的高分辨率圖像。顯示抗體分子的Fab段，F(xiàn)c段突出于表面外；（b）可能代表相反的情況，顯示抗體分子的Fc段，F(xiàn)ab臂突出于表面外；（c）為抗體分子的一個Fab臂和Fc段沉積于支持物表面，另一個Fab臂則突出于表面外；（d）顯示三個片段都平鋪在支持物表面。不同的形態(tài)可能是對云母片的非特異吸附造成的。在每種形態(tài)中，分子間側(cè)向和垂直方向的分辨率有微小的變化，可能與連接Fab段和Fc段的鉸鏈區(qū)的屈曲有關(guān)。

Yang等利用AFM觀察到β淀粉樣蛋白(Aβ)的構(gòu)象變化9，10,即從自由盤繞狀態(tài)向β片層和獨立晶核聚合狀態(tài)轉(zhuǎn)變的過程。在纖維形成的必經(jīng)階段,即Aβ自由盤繞向β片層構(gòu)象變化過程中,作為化學伴侶(chemicalchaperones)的有機滲透劑(osmolytes)如三甲胺Ｎ-氧化物(trimethylamineN-oxide，TMAO)和甘油迅速增加，可以使部分變性的蛋白優(yōu)先水合，穩(wěn)定構(gòu)象和聚合狀態(tài)。同時伴隨著從無定形、無結(jié)構(gòu)的形式向統(tǒng)一的球形并有可能產(chǎn)生晶核結(jié)構(gòu)的方向迅速轉(zhuǎn)變。Aβ水合作用中的滲透劑的增加也影響著淀粉樣物質(zhì)形成的最后階段并介導體內(nèi)初原纖維向成熟纖維的轉(zhuǎn)變。這些發(fā)現(xiàn)提示水合力可以用來控制纖維組裝,而且可以對細胞器如內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的Aβ的聚集和淀粉化途徑的體內(nèi)建模提供幫助。

國內(nèi)中科院化學所王志剛等利用STM與ATM直接觀察β淀粉樣蛋白在石墨表面的吸附及其凝聚體的精細結(jié)構(gòu)。發(fā)現(xiàn)Aβ42易吸附在石墨臺階等缺陷處，并纖維化。纖維上有分節(jié)現(xiàn)象。在Aβ42在凝聚過程中，單體先自組裝成初纖維，單體和初纖維再組裝成纖維；初纖維和纖維、纖維和纖維之間可以交織形成螺旋結(jié)構(gòu)。且Aβ淀粉樣蛋白凝聚時，因外界條件及樣品制備方法不同，形成的纖維具有多樣性。

除了在蛋白質(zhì)研究中的應用，AFM還可應用于DNA、DNA——蛋白質(zhì)復合物、多糖等研究以及生物分子識別，可以實時觀察細胞和細胞器的形態(tài)及變化，測量生物分子間力等。在生命科學領(lǐng)域，AFM有獨特的優(yōu)勢，但也存在不足，例如無法觀察細胞、細胞器內(nèi)部形態(tài)，因此在實際研究過程中，我們可將AFM與其他儀器設(shè)備如透射電鏡、激光共焦顯微鏡、核磁共振、X射線晶體衍射等結(jié)合應用，以期獲得更為全面、真實的結(jié)果。