许多具有π电子共轭的大环化合物参与人体内与核酸相关的多种生物学过程,研究大环化合物与核酸特性结构的相互识别具有十分重要的生物学意义。因此,本文选用大环化合物金丝桃素（Hyp）、卟啉衍生物（POH3）作为荧光探针分子,以G-四链体（G4）、脱碱基位点DNA（APDNA）为研究对象。根据大环化合物与核酸特性结构的结合,我们分别研发出了基于Hyp选择性结合G4的荧光Ba²⁺传感器及高选择性的荧光SNP分析方法。主要研究内容如下:1.非传统结构的DNA实现金丝桃素（Hyp）聚集/分散的转变并且作为荧光Ba²⁺传感器大环化合物作为荧光探针,可以应用于识别蛋白质/核酸的折叠、可视化疾病诊断等领域,从而引起人们的广泛关注。这类探针分子普遍具有聚集诱导的发光或聚集导致的淬灭性质,但是找到一种低浓度下可团聚,基于与核酸特性结构结合由非荧光团向荧光团转变的探针分子是迫切需要的。我们发现金丝桃素具有这种特性并且能够与非传统结构的核酸选择性结合。并且在低浓度的Hyp及选择性结合G4的基础上开发出高选择性的荧光Ba²⁺传感器。具有合适的序列且折叠的G4结构能够使非荧光的Hyp聚集分散成红色的发光体,而单链及全匹配的双链DNA则无法实现有效分散。作为分散诱导的荧光团,Hyp并不是与G-四分体中的G碱基堆叠产生红色的单体发光。而对于含脱碱基位点的双链DNA,通过激发态电子转移,Hyp与G碱基的堆叠作用对其荧光造成淬灭。这种分散诱导的荧光行为可以在低浓度Hyp下进行,并且在选择性结合G4的基础上研发出荧光Ba²⁺传感器。2.质子异构化探针用于高选择DNA分析点突变在疾病发生方面的重要性使单核苷酸多态性的识别受到大量关注。从多种核昔酸链中特异性识别单一的目标链的大环化合物是广泛需求的。在这里,我们合成出了双功能化的三羟基卟啉（POH3）,分别以POH3中三羟基苯基取代、四吡咯大环作为识别单元（RU）及荧光信号单元（SU）,SU与RU之间彼此隔离但能够发生质子互变异构。我们发现适当的碱性pH有利于POH3形成非荧光的醌型（O-NH）,APDNA对位的胞嘧啶碱基与O-NH构型的RU以氢键全匹配的形式进行结合,通过质子异构化过程从而打开SU的荧光。然而AP DNA对位腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶均无法实现上述过程,从而展示出高选择性的SNP分析。只有RU嵌入到脱碱基空腔中,而SU并不直接与AP位点相互作用。此外,我们还使用其它类型的羟基取代卟啉来探究POH3中所起到的中对位羟基对实现这种选择性SNP所起到的作用。以前研发的探针很少能够实现这种高选择性SNP识别。