原子力顯微鏡的發(fā)明，使我們對微觀生物體的觀察進(jìn)入更深的層次，而且由于原子力顯微鏡與樣品之間有力的直接作用，所以除了形貌信息之外，更可以得到樣品性能方面的信息。因此，在大大擴大視野的同時，原子力顯微鏡為我們從不同角度認(rèn)識微觀世界提供了工具。

1、對細(xì)胞和細(xì)胞器的觀察

　　原子力顯微鏡很重要的特點是，在接近自然生理條件下，可以在原子和分子水平研究生物組織結(jié)構(gòu);測量表面的粘彈性、摩擦力等，因此，可以獲得更多信息。利用相應(yīng)的軟件，得到的圖像進(jìn)行量化分析處理，可以得到細(xì)胞器的厚度、寬度、表面積、體積及其特征比較等量化參數(shù)。

　　通常細(xì)胞可以很好的吸附在基底上，不會被探針推走。到目前為止原子力顯微鏡觀測細(xì)胞的分辨率一般為20～50nm，雖不足以分辨出細(xì)胞表面的蛋白，但可以觀測到質(zhì)膜的重排、骨架的移動等。

2、對細(xì)胞形態(tài)變化的動態(tài)觀察

　　原子力顯微鏡能夠?qū)罴?xì)胞在生理、病理條件下，跟蹤形態(tài)結(jié)構(gòu)的變化，進(jìn)行動態(tài)觀察。改變活細(xì)胞溶液的環(huán)境，如pH值、離子濃度等參數(shù)，引發(fā)細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)的改變，利用原子力顯微鏡進(jìn)行動態(tài)觀察。例如，對于飽和PC雙層膜，少量的tris可以產(chǎn)生波紋相，證明了溶液中的分子是細(xì)胞波紋相存在的重要因素。而在此之前，一般認(rèn)為波紋相是磷質(zhì)脂質(zhì)體固有的性質(zhì)。

3、生物大分子超微細(xì)結(jié)構(gòu)的觀察

　　原子力顯微鏡成像的意義，不僅能夠在分子水平了解大分子形態(tài)，更重要的是在成像的基礎(chǔ)上，用原子力對生物大分子的其它性能進(jìn)行研究，如抗原-抗體之間的作用力，生物膜的親疏水性等的研究。

4、生物大分子的生理、生化過程觀察

　　原子力顯微鏡廣泛應(yīng)用于蛋白質(zhì)、核酸等大分子的形態(tài)和功能，生理、生化方面的動態(tài)研究，因為，它在基因轉(zhuǎn)錄和調(diào)節(jié)中起的重要作用，引起了醫(yī)學(xué)研究者的廣泛興趣，在此基礎(chǔ)上，還可以進(jìn)行分子水平的熱力學(xué)和動力學(xué)的研究。配備環(huán)境氣氛室原子力顯微鏡對這方面的研究起到很好的推動作用。

5、對生物分子力的測量

　　利用修飾過的針尖，可以將毛細(xì)蛋白質(zhì)的兩端分別粘在基板和針尖上，進(jìn)行拉伸實驗，測定蛋白質(zhì)在藥物處理前后的彈性。原子力顯微鏡還能夠在分子水平對溶液中的生物分子表面的各種相互作用力進(jìn)行測量。由于力對樣品表面性質(zhì)非常敏感，所以，根據(jù)檢測力的變化，獲得樣品表面非常豐富的信息，這些信息為解釋生物大分子的功能，從而開展微小機械的研究奠定了基礎(chǔ)。