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分子间的识别作用广泛存在于各个生命过程中，从某种意义上说，分子间的相互作用是生命过程的基本语言。理解分子的相互作用以及定量关系，对于阐明生命过程、疾病发病机制、药物作用机制等有着重要意义。AFM以其纳米级的空间分辨率，皮牛级的力分辨率，广泛用于单个生物分子内或分子间作用力及动力学的研究。蛋白酪氨酸磷酸酶SHP2广泛分布在胞质溶浆中，参与多种细胞内信号传递通路，在细胞的增殖、分化、迁移、凋亡以及免疫应答等过程扮演重要的角色。核酸适配体J24是一种能高亲和力、高选择性的识别SHP2的分子探针，具有单分子分子内聚四链体结构。从单分子水平上研究J24与SHP2的识别、解离机制不仅有助于研究配体-受体作用机制，而且有助于揭示生命体中广泛存在的G4-DNA的生理学活性及功能。 本论文围绕着HJ24-SHP2解离机制和解离步骤的研究，首先建立G4-DNA结构的AFM力谱研究方案，验证SHP2与分子内G4-DNA适配体作用机制的研究可行性。然后对不同的生物分子修饰方法进行比较，选择合适的修饰方法，并以此为基础，测定SHP2蛋白与相应适配体HJ24解离以及G4-DNA HJ24解链的动力学谱，来表征该受体—配体解离机制与可能步骤。此后，将AFM与电化学方法联用，从分子水平上研究配体J24的界面组装行为。最后，我们发展了活细胞弹性模量的测定方法，测定了癌和非癌宫颈细胞的弹性差异。并用类似的方法，进一步研究了人骨肉瘤细胞(MG63)对生长空间的响应。具体研究内容和结果如下: (1)采用双标记和单标记DNA的方法，建立了G4-DNA适配体分子内及与靶蛋白分子间作用的AFM力谱研究平台，首次实现了分子内聚四链体的AFM单分子力谱研究。并通过单一加载速率的力谱实验，初步发现，J24在水溶液中存在着直链与G4-DNA两种构型平衡，而靶蛋白的引入可促使G4-DNA构型的形成与稳定。（第二章） (2)我们主要选用亚胺酯类(EGS)为连接分子的云母基底修饰法（基于共价偶联的蛋白固定法）和金基底固定谷胱甘肽(GST)标签蛋白的两类蛋白固定方案（基于分子偶联的蛋白固定法），并分别对修饰得到的蛋白基底进行AFM成像、酶活和单分子力谱研究，对其优缺点进行比较。研究发现，含GST法实验步骤简单，成像清晰，而且力曲线干扰小，易于分析和统计，在单分子力谱检测中具有普适性;EGS连接分子法不易得到平整的单分子层表面，但适合所有的蛋白修饰。通过比较，我们选取适合的云母基底修饰方法，这为下一步研究生物分子间作用机制奠定良好的实验基础。（第三章） (3)通过AFM动力学谱的测量以及动力学参数的计算，我们研究HJ24二级机构熔断以及SHP2-HJ24复合物解离的动力学机制。HJ24解链与HJ24-SHP2复合物解离在试验加载速度范围内，都出现两个线性区域，这表明在每一个加载速率下G4-DNA HJ24的解链与HJ24-SHP2复合物的解离都是由两个能垒和一个中间态控制的。通过计算和比较两者的动力学参数，我们发现G4-DNA HJ24在SHP2-HJ24复合物解离的过程中逐渐解链，并在最终解离前完成解链，而钾离子起到稳定远程能垒的作用。（第四章） (4)利用AFM成像技术，并辅以电化学方法研究了G4-DNA适配体J24在HOPG上的组装行为。研究结果表明，J24在HOPG表面吸附的覆盖度随K+浓度的增大而减小，其吸附状态与其浓度、二级结构、基底构型以及修饰基团有关;而J24在HOPG电极上的电化学信号的强度和峰位决定于G4-DNA二级结构的形成和紧密程度。（第五章） (5)建立了活细胞水平AFM弹性模量的测量、计算和统计方法。由于正常和癌变细胞力学性质差异明显，我们首先对宫颈细胞和宫颈癌细胞进行力学测定，确定癌变细胞的力学检测方法。初步发现，癌变与非癌变宫颈细胞硬度的最大差异来源于外层骨架结构，并且癌变细胞CaSki的三个层面硬度分布不如非癌变细胞CRL-2614明显，而在骨架深度分布上前两层的深度分布都较正常细胞集中。利用类似方法，我们研究了人骨肉瘤细胞(MG63)在不生长空间下力学性质的差异。MG63在不同空间下显示出不同的硬度，并且各层面细胞骨架响应不同。（第六章）