三磷酸腺苷（Adenosine Triphosphate，ATP），作为一切生物体新陈代谢的能量物质，普遍存在于一切生物细胞中，为细胞内各种需能过程提供能量，是细胞生存的必须因素。建立简单、快速、灵敏和准确的ATP识别和检测方法不仅有助于推动生命过程的研究，同时对于临床诊断、药物分析、药物开发等领域也有着重要的实际意义。核酸探针具有实时、快捷、稳定、直观、超灵敏等分析检测的优点。因而在医药、环境、食品和生命科学等众多领域的ATP分析检测中，具有极其广阔的发展空间和应用前景。因此，在本论文的研究中，基于比色、荧光和表面增强拉曼光谱分析方法，我们设计了一系列功能化核酸分子探针，构建了以下四种ATP的检测方法：（一）基于脱氧核酶（DNAzyme）免标记比色法检测ATP（1）设计富含鸟嘌呤碱基（G）的链和含ATP适配体的链部分互补配对形成杂交的双链。加入ATP后，ATP与其适配体的链形成复合物，释放出单链形成G-四链体引发显色反应，通过吸光度的变化检测ATP的含量。（2）利用ATP引发双链向G-四链体的构象变化并提高脱氧核酶的催化活性的双重作用，通过设计发夹型探针，发展了G-四链体脱氧核酶催化显色检测ATP的新方法，当目标物ATP存在时，发夹型探针茎部打开，形成了G-四链体结构，引发显色反应，通过吸收信号的响应来检测ATP的含量。本探针背景低、灵敏度高、选择性好,吸光度值与ATP的浓度在0.5至2000μM的范围内成良好的线性关系，检出限可以达到0.1μM。而且探针能应用于实际血清样品的检测，检出限为0.5μM。（二）基于SWCNTs富集单链DNA原位生长银纳米颗粒SERS检测ATP发展了一种灵敏度高、选择性好、简便快速的SERS检测ATP的新方法。ATP的核酸适配体通过生物素亲和素共价交联到硅纳米微球上，并与其部分互补的短链DNA杂交形成双链DNA。双链DNA具有稳定的、刚性的双螺旋结构，与单壁碳纳米管（SWCNTs）作用力弱。加入ATP后，ATP与其适配体结合形成复合物通过硅纳米微球分离，互补的DNA短链富集在SWCNTs上并原位生长银纳米粒子，随着ATP浓度增大，释放出的单链DNA增多，原位生长的银纳米粒子增多。表面增强拉曼信号强度在ATP浓度为5-100nM范围内具有良好的线性关系，能应用于血清样品中ATP的检测，检出限为10nM。（三）裂开型核酸适配体和γ-CD自组装芘二聚体荧光检测ATP基于芘二聚体探针的时间分辨荧光技术发展了一种灵敏度高、选择性好的ATP核酸适配体荧光生物传感器。标记芘分子的两条裂开的ATP适配体在γ-CD的协同作用下和ATP结合，在γ-CD的空腔内形成稳定的芘二聚体，产生了较强的芘二聚体荧光信号。时间分辨荧光测量表明γ-CD的主客体包合作用增加了探针的荧光寿命。该方法对溶液中ATP的荧光响应的信背比为32.1，检出限为80nM。采用时间分辨荧光技术可以方便地检测血清中低至0.5μM的ATP。（四）纳米火焰型适配体探针荧光共聚焦成像溶酶体中的ATP构建了纳米火焰型探针应用于检测溶酶体中的ATP。ATP的核酸适配体与其部分互补的标记TAMRA的富C的DNA链结合生成双链DNA并通过Au-S键连接到金纳米颗粒上构建纳米火焰型探针，在pH为7.4的碱性或中性条件下呈稳定的双链构象，不能识别ATP，在pH为4.8的酸性条件下加入ATP后，ATP与其适配体结合形成复合物，释放出的富C的DNA链形成了i-motif结构，TAMRA的荧光恢复。采用金纳米颗粒作为分离和内吞进入细胞的载体，荧光共聚焦成像的结果表明，探针的红色荧光与商品化的溶酶体染料的绿色荧光相重叠，共定位效率高，构建了纳米火焰型适配体探针实现溶酶体内生物小分子ATP的识别并成像的新技术。