多年来发夹型核酸探针因其特异性和灵敏性,在生物传感器的研究方面已取得了许多有效的进展。新型发夹型DNA荧光探针具有低背景信号、高灵敏度、高选择性、低成本、高信噪比、猝灭效率好等优点,是一种发展前景广阔的新型核酸分子探针。发夹型核酸探针是一类广泛应用于化学、生物学和医学的具有识别功能的DNA检测工具。在生物分析中它可以于细胞内成像、小分子检测、基因检测与治疗、生物传感器和生物芯片、实时荧光定量PCR,在非生物分析中它可以用于阳离子和重金属的检测.本论文将利用支点介导DNA链置换反应设计的灵活性、可编程等特性,并结合发夹结构的不稳定性,构建了一种新型荧光探针的信号转换方式。同时,研究了发夹DNA荧光探针在调控化学反应速率和化学平衡中的应用,为新型DNA荧光探针的构建提供基础。（1）本章研究工作提出一种新型的基于支点和发夹共同作用的策略,以激活链置换的反应。在该方法中,目标DNA环部位于支点和链置换区域之间,具有不稳定性并将引起化学平衡移动,以加快链置换反应的反应速率。我们分别采用实时荧光监测和聚丙烯酰胺凝胶电泳实验,验证了设计原理的可行性并考察了支点长度、环部大小对DNA反应速率的影响。实验结果表明随着支点分别为6～9个碱基的增长,支点越长链置换越难发生反应速率越慢,在支点为7个碱基时,链置换反应就已经很难发生了。相同支点情况下,随着环部从0～57个碱基的增大,链置换越易发生,荧光降低的速率越快,支点为6个碱基时,环部T碱基为30个的时候,荧光值从20 n.u降低到了2.5 n.u。同时能够高灵敏地检测不同碱基引起的链置换反应速率差异,6个支点长度和环部大小9个T碱基时荧光值为15 n.u和A碱基时荧光值为2.5 n.u。随后我们考察了发夹支点DNA的串联反应,实验表明只有钥匙G链占据位点导致支点暴露,Q链才能挤下发夹DNA链,完成荧光猝灭,且G链和Q链浓度越大,链置换反应速率越大。新型分子信标的设计与研究为以后核酸探针的分析提供重要的研究背景。（2）本章研究工作提出发夹结构调控DNA链置换反应的研究。在该方法中,目标DNA支点和环部是有一定距离的没有相互作用的两个区域,环部的刚性将引起化学平衡的移动,决定链置换反应的快慢。我们采用实时荧光监测和荧光光谱检测,验证了设计原理的可行性并考察了环部大小对DNA反应速率的影响。实验结果表明在环部左右链置换区域相同的情况下随着环部从0～20个碱基的增大,环部刚性越大,链置换反应越不完全,荧光升高速率越慢。环部为6个碱基时,2区域分别为16 nt、15 nt、12 nt长度不同的DNA链I-4、I-b、M-2,在1 h后荧光分别约为1 n.u、1.8 n.u、5.5 n.u,说明2区域越短,链置换反应越完全,荧光升高的越快。随后我们考察了不同颈部长度发夹调控DNA链置换反应,实验表明发夹颈部从3～16个碱基的增长,打开发夹需要的能量越高,链置换越难发生,荧光升高速率越慢。