膜蛋白是细胞中重要的基础功能结构。由于膜蛋白的天然结构存在于其序列和环境等因素决定的自由能最低点或附近的动力学平衡点中,因此理解膜蛋白的结构和功能的核心在于构建出膜蛋白折叠和结构变化过程的自由能谱图（free-energy landscape）。传统系综方法通过改变溶液环境,驱动膜蛋白的去折叠和重新折叠,可以测量膜蛋白折叠过程自由能变化。但这些方法面临着以下的困难:（1）无法测量发生在天然膜环境中膜蛋白的构象变化过程;（2）难以找到合适的去垢剂环境来驱动不同膜蛋白的可逆变性过程;（3）不存在固定的去折叠构象作为自由能参考构象。利用基于原子力显微镜（atomic force microscope,AFM）的单分子力谱重构自由能谱图,能够克服传统方法的问题。然而,目前对膜蛋白的能谱重构缺乏不同方法间的对比分析,可能忽略单一方法的局限,导致能谱重构结果可能存在争议。同时,现有工作局限于在远离平衡条件下测量膜蛋白整体或主要二级结构的折叠自由能,在近似计算膜蛋白热力学平衡自由能时或引入偏差。最后,这些自由能结果都忽视了已展开的多肽链带来的能量贡献。本文从菌紫红质（bacteriorhodopsin,bR）初始解折叠的高分辨AFM单分子力谱中,分别基于动力学分析（Bell模型和Zhang-Dudko模型）,Inverse Boltzmann和Inverse Weierstrass Transform四种能谱重构方法,重构了bR蛋白G螺旋顶部8个氨基酸（LLILGFGV）的折叠自由能谱图（参数）,成功从不同的能谱重构方法得到了在误差范围内一致的折叠自由能Δ0（17±4 kcal/mol）,验证了这些方法的有效性。本文通过对四种能谱重构方法过程和结果的对比分析,总结了每种方法的优势和不足及其对不同实验体系的适用性。本文还详细介绍了每种能谱重构方法在数据处理过程中所用到的模型和算法,完善了利用基于AFM的单分子力谱重构自由能谱图的数据处理流程。本文建立的膜蛋白自由能谱图测量方法,为进一步研究点突变对膜蛋白稳定性的影响、在不同膜环境下复原膜蛋白以及膜-蛋白-配体的相互作用等方向的热力学性质打下基础。