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荧光共振能量转移FRET[3]是供、受体两个荧光团分子之间的距离在1-10nm范围内发生的能量转移现象。于是在基于FRET技术的DNA传感器中，供、受体荧光分子之间的距离起着重要的作用，寻求最佳的供、受体距离的调节方案对于传感器的优化起着重要的作用。单分子荧光共振能量转移技术（smFRET）技术[4]是在FRET技术的基础上形成的一种单分子荧光检测方法。其原理是在生物大分子上标记荧光供体和荧光受体两个不同的荧光团，利用FRET技术检测荧光信号。目前，量子点、金纳米颗粒、标记有荧光染料的微球等多种物质[5]都已经被应用于基于FRET技术的DNA传感器的构建。
端粒酶是在染色体末端的一种特殊结构，能够催化端粒的合成，维持端粒长度和活性，并能保护染色体末端不被降解和融合[6]，使染色体保持稳定的状态。由于在大多数正常的体细胞中，端粒酶的活性受到抑制，随着细胞的不断分裂端粒的长度逐渐缩短，然而在80%以上的癌细胞中，当端粒酶缩短到临界点时，端粒酶的活性被激活，端粒的长度和活性再次达到稳定状态，癌细胞得以永生。由此可见，端粒的长度以及端粒酶的活性关系着细胞的寿命以及癌症类疾病的发生，端粒酶有望作为癌症早期诊断的重要靶点[7-8]。Blackburn等[9]利用四膜虫的核抽提液与体外的端粒DNA进行温育的方法，证明了“端粒酶”的存在；Bodnar等[10]通过激活端粒酶的活性，证明了端粒与细胞衰老有关；Skordalakes等[11]通过得到端粒酶的三维晶体结构，为端粒酶在潜在的医疗中的应用提供了重要的结构信息。随着研究的不断深入，实现对端粒长度的控制以及对端粒酶活性变化规律的掌握已经成为可能，这将是医学领域一大重要的突破点，可见对于端粒和端粒酶结构性质的探索有着重要的研究意义。
1.2 FRET技术
荧光共振能量转移技术（Fluorescence Resonance Energy, FRET）[12]是应用非常广泛的一项分子荧光的检测手段，该技术能够实时分析单个DNA分子的晶体结构和环化过程。目前该技术广泛应用于RNA折叠和催化、DNA动力学、蛋白质折叠和构象变化等多方面的研究[13]。其基本原理是存在供体荧光分子D（Donor）和受体荧光分子A（Acceptor），当供体荧光分子的发射光谱和受体荧光分子的吸收光谱有显著地重叠，重叠部分一般超过30%，并且二者距离在1-10nm范围内,供体激发导致福斯特共振能量（Foster）以非辐射的方式转移到受体上，即发生FRET现象.这是一种通过偶极-偶极作用进行的能量转移过程，其FRET效率E与两个荧光分子之间距离R的6次方成反比,如下公式所示:
其中R0是Foster半径，表示E=50%时供体和受体之间的距离，对于特定的供体受体R0是常数,R表示两个荧光团之间的距离。该函数关系式成立的前提是荧光分子的转动不受限制，供受体分子的偶极矩空间取向不能相互垂直。由此可见，如果两个荧光团的距离远小于R0，FRET效率接近最大值1源!自`751'文"论(文`网[www.751com.cn，相反，荧光效率接近于零。FRET可以通过两个蛋白质之间的变化构象检测蛋白质-蛋白质相互作用，所以FRET可视为一把“分子尺”，适合通过采用精密光谱学方法达到在结构生物学上的研究。
1.2.1 smFRET技术
单分子荧光共振能量转移技术(single molecule Fluorescence Resonance Energy Transfer, smFRET)[14]是建立在FRET技术和单分子荧光成像原理的基础上，通过检测单个分子内的荧光供、受体间荧光能量转移的效率来确定两个荧光团之间的距离以及分子构象的变化。在单分子检测技术发展之前,大多数的分子实验是探测分子的综合平均效应(Ensemble Averages)，这一平均效应掩盖了分子间许多特殊的信息，不利于检测。而单分子探测可以通过对体系中单个分子的研究，得到某一分子特性的分布情况,也可探究生物分子的动力学反应。为了提高实验的选择性，使用smFRET检测的供、受体荧光基团还要具有两个条件：(1)光谱重叠部分超过30%，以减少受体直接受激光的激发; (2)供、受体的发射量子效率具有可比性，以保证供、受体的荧光强度在FRET值变化时仍具有反相关性。smFRET能够对单个生物分子的构象变化进行实时监测，因为该技术比较的是荧光强度比,因此实验结果不会遭受仪器的影响而产生误差。