光化学生物传感技术因其具有响应速度快、电磁干扰少、可以提供更多的物质信息、并且可以同时检测多种目标物等优点，近年来受到人们的广泛关注，在临床生物标志物的检测、新药开发、环境监测以及食品和公共安全中具有广阔的应用前景。针对目前在蛋白质、小分子、生物酶等重要生物分子的检测中存在的重点和难点问题，本论文以多肽、核酸作为分子识别元件和信号转换元件，结合光化学传感技术的优点，发展了一系列设计简单、灵敏度高、特异性好、快速、操作方便的光化学传感方法用于蛋白质、小分子、生物酶等生物分子的快速、高灵敏检测。具体的研究内容如下：（1）基于小分子与蛋白相互作用形成的复合物的空间位阻对酶活性的影响，第二章建立了一种基于内切酶抑制的均相荧光分析方法用于灵敏检测小分子-蛋白相互作用。该方法首先构建一个标记有小分子的DNA/Fok I的分子机器，此分子机器由一条异源双链和限制性内切酶FokI构成，其中双链部分包含限制性内切酶FokI的识别位点，单链部分可以与荧光探针杂交，用于荧光信号的产生和放大。当没有目标蛋白存在时，小分子标记不会对分子机器产生影响，此时，加入荧光探针后，分子机器可循环剪切荧光探针，产生放大的荧光信号。当有目标蛋白存在时，目标蛋白与分子机器上标记的小分子相互作用，由于空间位阻效应，使内切酶FokI的活性受到抑制，从而使DNA/Fok I分子机器不能循环剪切荧光探针，产生荧光信号。并且该方法可以检测解离常数在从亚纳摩尔到微摩尔范围内的小分子与蛋白相互作用。利用该方法，本章检测了叶酸受体以及二氢叶酸还原酶，检测下限分别达到5pM和10nM。该方法除了可以检测小分子-蛋白相互作用外，还可以利用引入竞争方法筛选未知小分子配体。当未知的小分子配体与标记在DNA/Fok I分子机器上的小分子和蛋白有相同的作用位点，这时，可利用竞争法筛选未知小分子配体。氨甲喋呤，一种能与叶酸受体作用的小分子，其与叶酸受体的作用位点和叶酸相同，本章选取氨甲喋呤作为模型体系，用该方法筛选未知小分子配体。该方法引入了循环放大，提高了灵敏度，并且通过引入不同荧光团的探针和微孔板模式，可实现多组分的同时检测和高通量筛选，有望为小分子-蛋白相互作用的研究以及筛选未知小分子配体，提供有益的参考。（2）考虑到第二章方法还存在一些如实验设计难度大、荧光探针成本高等方面的不足，第三章建立了一种基于聚合酶和切刻酶共同抑制的化学发光分析方法用于检测蛋白质。该方法也是利用修饰有小分子的DNA杂交结构构建信号转换器。该杂交结构的双链部分用于Bst DNA聚合酶识别，单链部分作为聚合酶延伸的模板，并且单链部分中包含切刻酶的识别位点和化学发光信号探针的互补序列。聚合酶延伸的结果不仅使切刻酶有了完整的识别位点，而且延伸产生了化学发光的信号探针。在切刻酶和聚合酶的共同作用下，利用链置换放大原理，不断产生化学发光信号探针，进而产生增强的化学发光信号。当有目标蛋白存在的条件下，由于小分子与目标蛋白的相互作用，使得聚合酶和切刻酶的活性均受到抑制，不能产生大量的化学发光信号探针，从而减弱了化学发光信号。本章中运用该方法检测了叶酸受体，检测下限为1pM。该方法设计简单、成本低廉、灵敏度较高，可望为蛋白质的检测，以及小分子-蛋白相互作用研究提供另一条选择途径。（3）基于纳米金团聚前后等离子共振吸收峰的变化，第四章发展了一种酶调控的抗体介导纳米金免疫组装方法用于高灵敏、高特异性的检测组蛋白修饰酶活性。该方法利用多肽作为识别元件，当待测的组蛋白修饰酶与修饰在纳米金上的底物相互作用后，组蛋白转移酶就可将辅酶上的甲基、乙酰基等基团转移到底物肽上，使底物肽获得修饰，然后再加入特异性识别这些带有修饰的多肽的抗体，通过抗体与被修饰的多肽间的相互作用，使纳米金产生免疫组装，形成团聚体。由于纳米金团聚前后等离子共振吸收的变化，使得纳米金的颜色由红色变浅，共振吸收峰发生红移，从而实现对组蛋白修饰酶活性的检测。对组蛋白甲基化转移酶的活性的检测下限可达0.2nM;与现有本方法组蛋白修饰酶的检测方法相比，该方法的灵敏度都优于目前报道的方法。本方法将纳米金组装、抗体免疫反应同组蛋白修饰酶活性的检测结合在一起，实现了对组蛋白修饰酶——表观遗传学中非常重要的一类酶——灵敏、快速、干扰少、可视化的检测。该方法有望为表观遗传学的研究提供有益的借鉴。（4）基于纳米粒子间等离子共振耦合可增强粒子表面的电磁场，从而增强贵金属表面拉曼光谱的原理，第五章建立了一种酶控制的多肽介导的纳米金组装的表面增强拉曼方法检测胞外蛋白酶活性，并将此方法成功用于多目标物的同时检测。该方法原理简单，通过设计包含可进行组装的多肽，胞外蛋白酶识别的底物肽，将其与拉曼染料共同组装于纳米金表面。当胞外蛋白酶存在时，可水解含有底物肽的多肽序列，剩余的肽序列可组装成纳米结构，使纳米金间彼此交联在一起，产生等离子共振耦合效应，使拉曼信号大大增强。该方法设计简单，只需一条多肽序列，即可完成酶活性的检测，而且通过选择不同的拉曼标记物，可实现多组分的同时检测。本方法以弹性蛋白酶及金属基质蛋白-7（MMP-7）作为胞外蛋白酶的代表，检测其活性，检测下限分别为0.0005U/mL和30pM。