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人体和环境中某些生化物质的信息对评估人体健康状况具有十分重要的现实意义。在这过程中,监控和检测某些离子和分子,比如体内代谢物、重金属离子和其他有害物质在人体内或者环境中的分布是必不可少的。因此,开发用于快速灵敏检测相关目标物的分析方法是至关重要的。功能性核酸能够与靶标特异性结合,是一类新型的分子识别元件。其中,G-四链体是一种具有荧光猝灭能力和荧光放大功能的特殊核酸二级结构,已成为构建传感平台的重要媒介。本文综合前人的研究进展及成果,以G-四链体与荧光染料为基础,设计了三种基于G-四链体结构的核酸荧光探针,并将其分别用于检测牛奶和蜂蜜样中的四环素、尿样和河水样中的D-青霉胺以及自来水和抗菌液中的Ag+。主要内容如下:（1）基于硫黄素T（ThT）和G-四链体结构,建立了一种快速、无标记的荧光适配体传感法,用于检测四环素。游离ThT在水溶液中荧光很弱,但它可以选择性地识别四环素适配体的G-四链体结构,并与其形成G-四链体/ThT共轭物,从而大幅增加ThT的荧光强度。加入四环素后,由于四环素与四环素适配体的特异性结合,G-四链体/ThT共轭物释放出游离的ThT,导致荧光强度明显降低。系统研究了影响方法灵敏度和选择性的关键因素,包括反应介质、ThT与四环素适配体的插入时间、四环素适配体与四环素的孵育时间、ThT和四环素适配体的浓度。最优条件如下:以超纯水为反应介质,插入时间为5 min,孵育时间为1 min,ThT浓度为9.0μmol/L,适配体浓度为0.03μmol/L。荧光猝灭效率（F0-F）/F0与四环素浓度（0.01-1.0μmol/L）的对数之间具有良好的线性关系（相关系数R2为0.9947）。检出限（S/N=3）为0.001μmol/L。该方法用于检测蜂蜜和牛奶样品中的四环素,且回收率在93.5%-106.9%之间。该无标记荧光适配体传感法具有高特异性、低成本和耗时短的优点,在食品中四环素残留检测方面具有潜在的应用前景。（2）通过靶标调控G-四链体结构转化,构建了一种以小檗碱作为荧光信号传导元件的无标记的“turn on”型荧光传感法,用于测定D-青霉胺。游离的小檗碱的荧光强度较弱。但是与具有G-四链体结构的寡核苷酸结合后,小檗碱的荧光强度显著增强。加入Hg2+后,Hg2+和胸腺嘧啶之间形成胸腺嘧啶-Hg2+-胸腺嘧啶碱基对(T-Hg2+-T),导致G-四链体结构向发夹结构转化,从而引起小檗碱的荧光猝灭。D-青霉胺通过竞争作用结合T-Hg2+-T碱基对中的Hg2+而形成稳定的络合物,调控G-四链体结构的重新形成,从而促使小檗碱的荧光恢复。系统研究了影响该荧光传感法性能的关键因素,包括染料种类、寡核苷酸臂长、反应时间、小檗碱和Hg2+浓度。在最优条件下,荧光强度变化（ΔF）与D-青霉胺浓度之间呈现良好的线性关系,线性范围在0.2-4.0μmol/L之间,相关系数R2为0.9983,检出限（S/N=3）为0.039μmol/L。该方法用于分析尿液和河水样品中的D-青霉胺,回收率在94.0%-102.0%之间。该荧光传感法操作方便、灵敏度高,在环境和生物过程监测中具有潜在的应用前景。（3）通过设计荧光素（FAM）标记的具有G-四链体结构的核酸荧光探针,基于G-四链体的荧光猝灭能力以及胞嘧啶与Ag+之间的特异性结合,建立了检测Ag+的荧光传感法。在Ag+存在时,寡核苷酸探针中的聚胞嘧啶序列折叠成发夹结构,导致G-四链体与FAM彼此靠近,从而猝灭FAM荧光。系统优化了反应时间、缓冲液pH、5′端胞嘧啶数量等影响方法灵敏度和选择性的参数,得到最优条件为:反应时间为8 min,缓冲液pH为8.0,5′端胞嘧啶为10个碱基。在最优条件下,荧光猝灭效率（F0-F）/F0与Ag+浓度（5.0-80.0 nmol/L）之间具有良好的线性关系（相关系数R2为0.9851）。检出限（S/N=3）为1.95 nmol/L。该方法用于检测自来水和抗菌液样品中Ag+,其回收率在93.3%-105.2%之间,相对标准偏差小于6.1%。该荧光传感法具有操作简单、分析速度快以及灵敏度和选择性高的优点,因此在Ag+检测方面具有较好的应用前景。