为了满足生物学领域飞速发展的技术需求，同时伴随着荧光材料和显微技术的逐渐发展，荧光技术已成为生物研究很多领域的重要技术手段。而近年来由于生物原位探测技术的发展使越来越多的研究者专注于生物体内探测，如利用荧光分子对生物细胞进行标记来研究细胞内某些组织的结构、利用荧光蛋白对某些基因进行标记来监测这些基因的表达情况等。由于生物体内原位检测具有更高的真实性和可信度，使得荧光技术在这方面的应用也越来越被人们所关注。要实现生物体内荧光探测，首先需要对靶向分子进行标记。目前被广泛应用的主要有两种形式的标签：一种是利用某些荧光材料与细胞体内靶向蛋白或DNA等分子特异性结合，通过对这些荧光分子的探测达到研究靶向分子的目的。而另一种是在DNA水平上利用荧光蛋白基因对表达目的蛋白的基因进行标记，通过检测荧光蛋白实现对其报告基因表达情况进行研究的目的。本论文分别对两种生物体荧光探针进行了研究。对于第一种形式的探索，鉴于目前的研究重点还集中寻找荧光特性比染料分子优异、生物毒性却比量子点低的荧光材料，而近年来有些研究者发现稀土配合物的许多优良的特性，使其成为一种非常有前景的生物荧光探测材料，同时由于生物体内所有生物分子及成份都是液相环境工作的，故我们对Eu配合物在溶液中的光学特性进行研究，同时为了提高其荧光探测灵敏度，我们也对溶液中Ag纳米粒子增强该Eu配合物荧光的机理进行了研究，为溶液中金属增强荧光技术提供理论依据。我们制备了不同浓度的Eu（TTA）3·2H2O配合物的二甲基甲酰胺（DMF）溶液，同时利用还原法制备了均匀分散的Ag纳米粒子胶体溶液，研究了Ag纳米粒子对配合物Eu（TTA）3·2H2O的DMF溶液发光的增强和猝灭的机理。我们通过吸收光谱、激发和发射光谱、发光动力学等性质的研究，揭示了Ag纳米粒子对Eu配合物荧光增强和猝灭的机制。实验结果显示，Ag纳米粒子对不同浓度的配合物溶液分别表现为增强和猝灭,当配合物浓度较高时，配合物荧光强度随Ag浓度增加先增强后减弱，此时配合物分子之间存在较强的相互作用，而Ag纳米粒子会降低这种相互作用。在溶液中，Ag纳米粒子可以通过增强Eu3+周围的局域场提高~5D0-~7F2的电偶极辐射跃迁速率；同时通过减小配合物分子间相互作用降低配合物分子间的荧光共振能量传递，从而降低~5D0的非辐射跃迁速率。这两种因素导致稀土配合物荧光增强。另一方面，当配合物浓度较低时，Ag纳米粒子对配合物荧光表现为猝灭，这是Ag纳米粒子和配合物对激发光吸收竞争导致的。我们还研究了一定浓度的配合物Eu（TTA）3·2H2O的DMF溶液中，Ag纳米粒子对配合物的荧光增强效应与激发波长的依赖关系。我们分别选择269nm，341nm和375nm波长的光作为激发光，研究了不同激发波长下该Eu配合物溶液的激发和发射强度随溶液中Ag纳米粒子浓度的变化关系。通过对吸收光谱、激发和发射光谱等荧光性质的研究，我们发现Ag纳米粒子的存在不仅可以增强Eu3+的~5D0-~7F2的电偶极辐射跃迁速率，同时还可以提高激发效率，增强激发强度。不同波长激发时Ag纳米粒子对配合物溶液激发和发射强度增强的程度存在很大差异，当采用375nm激发时，荧光增强效果最好。同时实验结果还显示，Ag纳米粒子的存在还降低了Eu配合物内部有机配体TTA向发光中心Eu3+的能量传递效率。通过分析得出，Ag纳米粒子不仅可以增强Eu3+的辐射跃迁速率、降低溶液中配合物的非辐射跃迁速率，同时还可以增强局域场、提高配合物溶液的激发效率，降低配合物内部的能量传递效率，这些因素共同决定了溶液中配合物的荧光强度。而对于第二种形式，自荧光蛋白被发现以来，由于其无毒性、可以对靶向蛋白进行精确标记、可以标记活细胞并实时观测等其它荧光材料所不具备的优良特性，使其成为生物体内基因表达研究中不可替代的技术。而近年来由于人们通过对荧光蛋白进行改造得到了很多不同颜色、不同特性的荧光蛋白变体，这使得其应用更加广泛。本文中我们利用具有成熟快、荧光信号强的黄色荧光蛋白变体Venus作为报告基因，对自抑制调控回路中的调控蛋白的表达情况进行了研究。我们构建了以Venus作为报告子的tetR自抑制调控回路，并将该回路整合到大肠杆菌染色体上，实现回路的单拷贝。通过改变诱导剂aTc的浓度和诱导时间来达到改变自抑制回路中反应参数的目的，从而研究处于不同环境中不同参数下自抑制回路调控蛋白（即抑制子TetR）的表达分布。通过研究我们发现在蛋白分子与DNA结合和解离速率比降解速率快得多的时候，系统处于绝热近似的状态，此时所有细胞只有一种表达状态；而当我们同过调节诱导条件使得结合速率与解离速率与降解速率相当，甚至低于降解速率的时候，系统处于一种非绝热的状态，我们的结果显示，此时细胞不再是一种表达状态，而是存在两种可能的状态，即在同一环境的细胞群体中，部分细胞处于高表达水平，而另一部分细胞却处在低表达状态。该实验结果与我们小组通过建立自抑制回路的理论模型得到的模拟结果完全吻合，进一步说明了理论预言的正确性，以及该实验结果的可靠性。这一研究结果从根本上为细胞分化的研究提供了更加可靠地依据。