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DNA，即脱氧核糖核酸，作为主要的遗传物质，其包含了生物体几乎全部的遗传信息。但是在21世纪，伴随着量子论的蓬勃发展和显微技术的不断进步，纳米世界的大门悄然打开，研究发现DNA不仅是生命遗传信息的载体，更是一种高分子纳米材料。因其玲珑的身形和优美的结构，DNA纳米技术蓬勃发展。可以说，核酸纳米技术的黄金时代已经到来。作为一种特殊的高分子，DNA不仅有精确互补配对、相互识别的特点，更有着双链、三链、四链等二级结构的多样性，通过适当的序列设计和条件控制可以人为地操纵DNA的结构或构象的变化，可以实现纳米尺度的可控运动。利用DNA组装出纳米尺度下能够运动并实现能量转换的“纳米机器”是这个领域更具挑战性的前沿课题，对我们认识纳米尺度下的能量转换规律、生物分子的相互作用与调控机制等有着重要意义。因此，DNA以其精确的互补配对能力、序列的可编程性、结构的多样性和变化的可控性成为构建分子机器的优越材料。 DNA分子机器(molecular machine)，亦称分子马达(molecular motor)，就是以DNA不同结构或构象间的可控转化为基础，能够在分子水平上实现纳米尺度的运动或能量转换的装置。其中一类就是环境刺激响应的装置，这类分子机器的运转取决于溶液的环境条件，如pH值或某种离子的浓度改变等。而G4DNA是一组富含乌嘌呤(G)的核酸序列，在碱性离子K+存在的条件下能够折叠形成独特的四链螺旋结构（即G-四链体），而区别于遵循传统A-T、C-G碱基互补配对原则形成的Watson-Crick双链结构。但是当K+浓度过低或者是失去K+时，则会解链重新形成DNA单链结构(single strand DNA)。所以，我们利用G-四链体的特殊构象，以G4DNA组装出纳米尺度下能够运动，实现能量转换的分子机器。 纳米金(gold nanoparticle)，也称金纳米粒子，直径在1-100nm，是一种新型的无机纳米材料。纳米金并不是自然产物，通常由氯金酸还原法来获得。由于它具有很好的光学、电学性质，高效的生物兼容性以及容易和生物大分子结合（通过静电吸附或者-SH、-NH2、-CH等基团的亲和力），结合之后稳定且不影响其活性等特点而被广泛应用于纳米科技领域和生物医学领域。然而，纳米金还有一项重要的性质，就是其催化活性。它不仅能作为负载型催化剂来催化CO和NO，更重要的是金胶体溶液具有类似葡萄糖氧化酶(GOx)样的催化活性。其催化氧化葡萄糖的反应机理同葡萄糖氧化酶类似。能够在有氧条件下高效、专一地催化葡萄糖氧化生成葡萄糖酸和H2O2。但是同葡萄糖氧化酶相比，纳米金制备简单、获得更为方便、成本低、对酸碱的耐受能力高、在自然环境中比较稳定，且无毒，无副作用。基于以上优越的特性，纳米金能够在一定条件下代替传统的生物酶，用于环境监测、污染物处理、生物传感器等领域，并有望在活细胞内发挥葡萄糖氧化酶样的催化活性。所以作为人工模拟酶，纳米金越来越吸引人们的注意。 我们都知道，可以通过自组装的DNA纳米结构或者是DNA镊子等来调控葡萄糖氧化酶和辣根过氧化物酶两者在空间位置的距离来调节酶联反应的催化活性，从而达到对葡萄糖氧化酶催化活性的调控，那么怎么对纳米金的催化活性来进行调控呢？ 本论文中，我们设计了一种DNA纳米机器，即用巯基修饰的富G单链DNA序列，将其组装到直径为10nm的纳米金粒子表面来构建DNA纳米机器（开关）。当富G核酸呈DNA单链状态（机器开的状态，即open state）时，纳米金的葡糖糖氧化酶的催化活性较高，而加入一定浓度的碱性金属离子K+后，其可在纳米金表面形成特殊的空间构象，即G-四链体结构（机器处于关闭状态，即close state），将纳米金表面进一步包裹，导致其催化氧化葡萄糖的能力下降。而当我们通过离心洗涤等将K+除去时，纳米金的催化活性又可重新回复。此过程可重复若干个循环，从而实现对纳米金催化活性的可逆调控。另外，我们还详细叙述了纳米金催化氧化葡萄糖反应的机理，并对不同的纳米金（裸金，BSPP保护的金，以及不同比例G4DNA单链修饰的金）的葡萄糖氧化酶样的催化活性进行了比较。