生物信息学是采用信息（计算机）科学技术,借助数学,生物学,化学,物理学等对核酸,蛋白质等生物分子进行分析解释的一门学科。DNA计算是新兴的计算技术,它的核心是利用DNA分子的反应来解决大规模的计算问题。DNA逻辑操作平台由于它克服了传统硅材料计算机组件较大等缺点,且计算能力强,设计灵活成为了人们关注的焦点。而生物传感器的出现能将DNA计算应用于实际中各种靶标物质的检测。它运行成本低,反应快速,可以以高灵敏度和高选择性实现分析物的检测。小型化生物传感器成为疾病诊断,生物分析,环境监测和食品质量控制等各个领域的有前途的检测手段。近年来,新型纳米材料凭借其特殊的物理化学特性对生物传感技术的发展产生了巨大影响,更是成为构建传感器不可或缺的一部分。氧化石墨烯（GO）,即石墨烯的氧化物,具有良好的水分散性,机械强度高且容易大量制备,成为构建生物传感器的最有希望的候选者,同时,因其独特的吸附能力,被用于调节DNA逻辑器件的信号输出。此外,G-四链体（G-quadruplex）作为特殊的核酸结构,有着丰富的结构多态性和特定的生物学功能。值得注意的是,在与N-甲基卟啉二丙酸（NMM）发生反应后产生显著增强的荧光信号,从而在DNA计算与生物传感等领域承担了信号报道者的角色。基于氧化石墨烯和G-四链体,本文构建了用于检测凝血酶的生物传感器以及DNA逻辑操作平台,具体研究工作如下:（1）描述了一种无酶和无标记的适体的测定方法,用于测定凝血酶。设计了由两部分组成的DNA链（S）,其中第一部分（Sa）是凝血酶结合适体,第二部分（Se）是G-四链体。在不存在凝血酶的情况下,Sa部分容易被氧化石墨烯（GO）吸附,氧化石墨烯优先选择吸附DNA单链（ss-DNA）而不是双链DNA（ds-DNA）或G-四链体。加入NMM后,其荧光（在399/610nm激发/发射）被GO猝灭。相反,在存在凝血酶的情况下,适配体与凝血酶结合,因此与GO表面发生分离。结果,导致荧光强度的增强。在0.37nM至50μM凝血酶浓度范围内,荧光强度线性增加,检测限为0.37 nM。该方法对其他非靶标蛋白质具有高度选择性,成本较低且操作简单。它代表了一种通用的检测方案,可以通过选择合适的适体序列,形成正确的适体-靶标对以应用于其他靶标的检测。（2）在生物计算和生物分子领域,已经发现许多具有不同功能,执行各种任务的分子逻辑通用平台。氧化石墨烯由于其优异的性能和强大的猝灭能力,在材料科学和生物传感器领域引起了越来越多的关注。作为具有优良结合活性的特殊DNA结构,G-四链体已经成为生物医学和生物化学领域的研究热点。本文构建了基于G-四链体和GO的无酶通用逻辑器件。根据GO对TAMRA（荧光基团,羧基四甲基罗丹明）的猝灭和G-四链体与NMM的特异性结合产生的荧光强度的增强,在同一通用平台上提出了半加器和半减器两个复杂的逻辑门,并通过了一系列生物学实验验证,证明了所提出平台的可行性。本文提出的通用平台在生物成像以及疾病诊断领域具有广阔的应用前景。