生物标志物种类繁多,对于它的检测在基础的分子生物学研究、疾病的诊断和干预、药物的开发与治疗中都有着现实的生物学意义。应用荧光探针对生物标志物进行定性和定量的检测具有灵敏度高、特异性好、操作简便、响应快速等优点。本论文以金属离子和蛋白质作为靶向标志物,基于荧光标记方法分别设计并合成了识别金属离子的小分子荧光探针（QLBM）以及建立了一个识别蛋白质的荧光多肽探针策略（GO/TAM-PEP）,并研究了他们对相应靶标的特异性、检测灵敏度以及在实际样品中的生物应用。针对金属离子的有机小分子荧光探针已有很多报道,但是能够同时进行双靶点或多靶点识别的探针还较匮乏。针对这一问题,我们设计合成了一种基于喹啉骨架的新颖的、易于合成的、高效便捷的荧光探针QLBM。QLBM能够在100%Tris-HCl缓冲液体系（50 mM,pH 7.2）下对Cu²⁺离子和Fe³⁺离子进行双靶点识别,并且对两种离子的检测具有较高的灵敏度,检测限分别为1.35×10^-7 M和1.24×10^-7M。利用抗坏血酸对Cu²⁺离子和Fe³⁺离子还原性的差别,又能够区分Cu²⁺离子或Fe³⁺离子对QLBM荧光的淬灭行为。借助于Job Plot、核磁、高分辨质谱和密度函数分析推算出QLBM与Cu²⁺及Fe³⁺的络合比例及QLBM-Cu²⁺络合物和QLBM-Fe³⁺络合物的最优化结构形式。此外,QLBM对Cu²⁺离子和Fe³⁺离子的检测也成功地应用于Hela细胞的生物成像和实际水样的检测中。基于氧化石墨烯和荧光修饰的核酸探针对蛋白质标志物的检测已非常流行,但受限于核酸适配体的种类,该方法所检测靶标仍然十分局限。为解决这一问题,本论文设计了一种操作简易、检测灵敏并具有较高选择性的多肽探针策略（GO/TAM-PEP）。该探针通过在特异性多肽配体修饰8个精氨酸和荧光基团以增强多肽与氧化石墨烯之间的静电结合作用,蛋白的加入能够将多肽从氧化石墨烯上脱离并和多肽配体结合形成复合物,使淬灭的荧光得到回复。利用淬灭-回复过程实现了对蛋白质的检测,该检测体系能够在100%Tris-HCl缓冲液体系（50 mM,pH 7.2）和含有2%血清样品中实现检测。利用Bcl-xL作为模式靶蛋白,GO/TAM-PEP探针对Bcl-xL的检测限为9.9 nM。基于GO和荧光修饰的特异性多肽策略也能够应用于其它蛋白的检测。