核酸是一类重要的生物大分子，几乎参与了生命活动的每一个过程。本论文主要利用核磁共振手段针对核酸展开了以下两方面研究:1，研究了人工合成的具有高效特异性识别靶标能力的DNA核酸适配体(Aptamer)识别其靶标的分子识别机制;2，研究了类细胞与活细胞环境下DNA G-四链体结构的构象状态。文中首先利用NMR方法研究了能够精确区分识别赭曲霉毒素A/B(OTA/B)的两条核酸适配体(OBA18、OBA32)其分别对应的分子识别机制。NMR研究表明OBA18识别OTA分子是配体构象依赖的诱导契合机制，进一步的分子动力学模拟结果明确了Mg2+通过与配体结合改变其构象来放大仅一个原子之差的配体差异从而调控OBA18的精确识别过程。同时我们解析了OBA18-OTA复合物结构，在原子水平上阐述了核酸适配体识别小分子毒素的机制及影响，为新型高效核酸适配体探针和药物的设计合成提供了结构基础。在OBA32识别OTA的识别机制研究中，使用NMR结合CD光谱的方法阐释了其构象选择的分子识别机制。并发现了Mg2+对结合双方的双向干扰调控了该识别过程的发生。论文中使用了单位点突变及同位素标记的方法明确了复合物中的氢键分配，进而搭建了OBA32-OTA复合体的G-四链体二级结构模型，为进一步解析G-四链体与小分子配体的复合物三维结构提供了构造基础。　　G-四链体作为核酸中的一种特殊结构形态存于人类基因组以及其他一些功能性核酸中，具有多重生物学功能以及丰富的结构类型，同时受到环境中离子、pH等众多因素的调控。为了研究G-四链体在生理环境下的真实结构状态，我们首先在体外模拟的大分子拥挤环境以及限域环境中对其展开研究。结果表明拥挤环境对人端粒DNA G-四链体结构中两种构象影响不大，但是热稳定性有所提高，而限域环境促使K+稳定构象向Na+稳定构象转变，即类细胞环境对端粒DNA G-四链体的结构及稳定性的影响显著。因此我们进一步地在非洲爪蟾卵母细胞及Hela细胞内对G-四链体的多重构象进行了定量检测。实验结果显示相同G-四链体序列在以上两种细胞内展现出了结构差异，由此证明了在天然细胞环境下对核酸展开研究的必要性。　　同时本论文提出19F NMR是一种简单易行的核酸结构检测手段，能够在（近）生理环境下提供核酸构象的定量表征。19F NMR将会成为在生理条件下研究核酸的构象、动力学、及相互作用的有力手段。