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本文选取了昆虫体内的烟碱乙酰胆碱受体(nAChR)及β-N-1,4-乙酰氨基己糖苷酶(β-N-1,4-acetylhexosaminidase, Chitobiase/Hex)这两个重要的农药作用靶标为研究对象。nAChR受体是昆虫体内一类重要的神经递质通道受体,是新烟碱类化合物的作用靶标,也是农药领域近年来研究的热点；乙酰氨基己糖苷酶则是昆虫体内参与几丁质代谢的几丁质水解酶之一。几丁质代谢是昆虫生理过程中重要和独特的生命活动,寻找影响昆虫体内几丁质代谢途径的相关酶类,用以设计高效低毒、绿色及环境友好的抑制剂是目前农药研究领域的热点。本文结合了量子化学,生物信息学及分子力学及动力学等方法对这两个重要靶标进行了系统的理论研究。本文通过量子化学方法研究了昆虫nAChR受体与新烟碱类化合物的相互作用,提出了一种新作用模式：新烟碱类化合物的负电基团与nAChR的正电残基间的氢键及与这个氢键协同增强的π-π作用(新烟碱的共轭部分与受体的芳香残基之间)是新烟碱类分子能选择性做用于昆虫nAChR受体的分子基础,我们提出的模式能够很好的解释新烟碱类化合物与昆虫nAChR受体的作用。此作用模式后经晶体学实验得到了证实。为了提高新烟碱类化合物的物种选择性,基于昆虫及哺乳动物的nAChR受体的序列信息,我们分析了nAChR受体在昆虫与哺乳动物的种属间进化差异、亚基间的聚类异同及功能差异,确定了产生这些功能差异的功能歧化位点,这些位点大多分部在结合位点的辅链亚基上。nAChR受体的种属间差异的研究结果将会对进一步理解及设计具有更高的选择性的昆虫nAChR受体抑制剂提供理论基础。本文选择了有代表性的昆虫蜜蜂(益虫)及褐飞虱(害虫)体内的nAChR受体为研究对象,研究了其亚基组装方式、结构及其与新烟碱类化合物的相互作用模式,发现nAChR的α8亚基中含有两个独特的正电残基,与新烟碱类化合物形成了两组氢键。从理论上解释了含有α8亚基的褐飞虱nAChR受体对新烟碱类化合物更为敏感的原因。本文采用基于配体结合信息的比较模建法(MOBILE)模拟了昆虫体内的乙酰氨基己糖苷酶(OfHex1)的三维结构,分析讨论其与底物diNAG及抑制剂2-ADN的结合模式,及其与抑制剂Allosamidin的两种可能的结合模式。由于Allosamidin还能同时高效地抑制另一糖苷酶家族GH18,因此,我们研究了Allosamidin与GH20家族(OfHex1)及GH18家族酶(Chitinase)的结合模式异同,分析了Allosamidin能同时与两类颇具差异的不同酶家族(GH18与GH20)结合的分子结构因素。在此基础上,我们认为,以Allosamidin或其类似物的结构为先导,有可能设计出一系列具有多靶标作用的新型作用模式的农药分子。