原子力显微镜(atomic force microscopy，AFM)由于具有原子级的成像分辨率、皮牛级的测力灵敏度以及可以在生理条件下工作等优点，使其广泛应用于生物学领域。在本论文中，我们将AFM应用于蛋白分子间相互作用和肿瘤细胞表面性质的研究，包括探测枯草芽孢杆菌芽孢衣蛋白之间的相互作用及其动力学过程;芽孢衣蛋白分子组装的研究;在单细胞水平上探测细胞表面形貌和弹性的变化情况。主要内容如下：　　1.芽孢衣蛋白CotY与CotZ相互作用的研究　　我们利用基于AFM的单分子力谱技术(single molecule force spectroscopy,SMFS)在单分子水平上研究了芽孢衣蛋白CotY与CotZ间的相互作用。通过对CotY-CotZ、CotY-CotY和CotZ-CotZ解离的动力学参数进行比较，可推断出蛋白间相互作用的强度，发现CotY-CotZ、CotY-CotY为强相互作用，而CotZ-CotZ为弱相互作用，并且CotY与CotZ形成的复合物最稳定。这些相互作用有助于芽孢衣蛋白(CotY和CotZ)附着在芽孢的表面使得，芽孢衣紧紧地包裹着芽孢。　　2.芽孢衣蛋白CotE与CotY和CotX的结合行为　　通过SMFS技术对蛋白CotE与CotY和CotX的结合行为进行了研究。实验结果表明，CotE分别与CotY和CotX间存在着特异性相互作用。相比于CotX，CotE对CotY展示出了强的亲和性且形成了稳定的复合物。可推测CotY在孢外壁的组装中起着主导作用。这些结果有助于我们了解CotE是如何控制孢外壁的组装以及芽孢衣蛋白间的相互作用存在着分级现象。　　3.芽孢衣蛋白CotE与CotZ相互作用及自组装的研究　　采用SMFS技术考察了CotE与CotZ之间的相互作用，结果发现CotZ可以在单分子水平特异性地识别CotE，且两蛋白间存在着强的亲和性。该结果也证实了 CotZ在芽孢表面的定位直接依赖于CotE。我们利用AFM成像功能还研究了CotE与CotZ以不同的摩尔比在固液界面的组装行为，结果表明，当CotE与CotZ的摩尔比较高时，该混合物易于形成延伸的网络结构，而摩尔比较低时，则易于形成平行的条纹结构。　　4.TNFα对HCT116细胞形貌和力学性质的影响　　采用AFM成像和SMFS技术研究了肿瘤坏死因子(TNFα)对人结肠癌细胞(HCT116)表面形貌和力学性质的影响。结果显示，TNFα作用于细胞4天时，细胞形貌由鹅卵形转变为纺锤体形。而TNFα分别作用1天，2天和3天时，测得细胞的杨氏模量逐渐减低。但是，TNFα作用于细胞4天时，细胞的杨氏模量与作用3天细胞的杨氏模量相比显著增加，但仍比未处理细胞的杨氏模量小，另外，细胞力学性能的变化与细胞骨架的重组相对应。这些结果说明，TNFα作用于HCT116细胞4天后，细胞发生了上皮-间质转化。