重金属离子具有富集性和难降解性,严重危害环境质量、食品安全以及人体健康,因此对重金属离子的检测具有重要意义。传统检测方法主要依赖质谱、色谱等大型仪器分析,难以实现快速检测。而基于生物传感器的检测手段具有操作简单、成本低廉、响应快速等优点,已发展为一类具有广泛应用前景的检测手段。本文以汞离子(Hg2+)、镉离子(Cd2+)、砷离子(As3+)为检测对象,以特异性核酸序列为分子识别元件,整合信号放大体系,构建了Hg2+、Cd2+、As3+快速检测生物传感器,具有灵敏度高、选择好等优点,可用于实际样品快速检测。（1）基于Hg2+能与胸腺嘧啶碱基T形成T-Hg2+-T复合物,以富含T碱基的核酸序列为分子识别元件,构建了一种Hg2+生物传感器。当有Hg2+存在时,富含T碱基的序列与茎环结构核酸A的3’端互补,形成平末端,从而启动了核酸外切酶III（Exo III）的切割作用,使G-四聚体核酸序列释放。一方面,G-四聚体核酸序列可以与N-甲基中卟啉IX（NMM）结合形成G-四聚体/NMM复合物,产生荧光信号,另一方面,G-四聚体核酸序列可以与茎环结构核酸B的3’端互补,形成平末端,再次触发Exo III水解,释放大量G-四聚体核酸序列。通过信号扩增,该传感器灵敏度高,检测限为10 f M。（2）基于G-四聚体的催化活性,利用链置换反应,构建了一种Cd2+生物传感器。当Cd2+存在时,Cd2+与其适配体结合时拉近适配体两个末端的DNA片段,然后与茎环结构核酸1结合,以打开茎环结构核酸2和3。通过链置换反应使分割成两段的G-四聚体序列重新靠近,催化活性被激活,从而催化体系中3,3’,5,5’-四甲基联苯胺（TMB）和过氧化氢的反应,导致溶液颜色从无色变为蓝色。该传感器的检测限为0.5 p M,该传感器可可用于环境水样中Cd2+的测定,回收率为96.5%-105.3%。（3）基于2-氨基-5,6,7-三甲基-1,8-萘啶（ATMND）可以与碱基C结合,以富含碱基C的茎环结构核酸为信号扩增元件,以As3+核酸适体为分子识别元件,构建了As3+生物传感器。当体系中有As3+时,三链DNA结构的茎环序列可以与As3+特异性结合,释放无标记信号转导探针（STP）。STP与HP1结合,启动Exo III水解反应,ATMND和STP类似物被释放,游离的ATMND具有较强的荧光信号,STP类似物与HP1结合释放大量的ATMND,荧光信号显著增强。该传感器对As3+的检测限为5 ng/L,可用于环境水样中As3+的测定。