有机磷（organophosphorus,OP）化合物会对人体乙酰胆碱酯酶（acetylcholinesterase,AChE）产生不可逆的抑制，严重者可致人死亡。目前潜在的OP解毒剂有小分子肟类化合物（oxime）和生物大分子丁酰胆碱酯酶（butyrylcholinesterase,BChE），然而这两类解毒剂均存在缺陷，需要对这两类解毒剂进行改进以提高解毒效率。本文分别对oxime和BChE的解毒机理进行了一系列的探索，为后续的基于结构和机理的高效OP解毒剂的设计提供理论基础。此外，在本文的研究过程中，我们发现现有的分子对接技术并不能准确的预测oxime在AChE中结合模式。为解决这一问题，我们通过提高打分函数准确性，最终发展出了能准确预测oxime在AChE中结合模式的对接方法。同时，我们还发现小分子的起始构象对Autodock对接结果的准确性有重要影响。为了消除这种影响，我们制定了改进方案，即通过发展有效的构象搜索方法，在对接前利用该方法对小分子进行预处理并给出合理的起始构象，从而使任意小分子构象出发均能有较高的对接准确率。　　第一章中，我们利用平均力势（Potential of Mean Force,PMF）方法在原子水平上揭示了HI6进入AChE活性口袋的过程。PMF模拟结果表明，W286的侧链首先伸入溶液中吸引HI6靠近AChE的活性口袋入口。在HI6进一步结合到AChE活性口袋内部的过程中，W286的侧链会随着HI6运动而转动，二者之间一直维持着较强的π-π相互作用。在整个结合过程中，位于AChE外周阴离子位点的W286对结合oxime发挥了关键性的稳定作用。　　第二章中，为探索BChE水解OP的反应机理，我们对不同BChE-OP复合物进行分子动力学（Molecular Dynamics,MD）模拟。MD结果表明，在酶活性口袋里水分子是从P-Oγ共价键的侧位空间发动亲核进攻的，这和OP在溶液中的水解情况是不一样的。同时我们发现，E197与亲核进攻水分子之间的氢键相互作用越强，水解反应速率越弱。这一发现表明，E197很可能通过与水分子之间的氢键相互削弱该水分子的亲核进攻性。在确定了亲核水的进攻方向后，我们对BChE水解paraoxon-methyl的反应过程进行了QM/MM反应途径计算。计算结果表明，氧负离子洞对反应途径的影响至关重要，它在反应过程中的构象变化也许需要通过更准确的量子化学方法来描述。我们下一步的工作将改进pseudobond QM/MM方法，扩展其应用范围，使之能用QM方法处理蛋白骨架原子，进而使我们能准确合理地探索BChE水解paraoxon-methyl的基本反应途径。　　第三章中，我们发展了能准确预测oxime在AChE中结合模式的对接方法和小分子构象搜索方法。我们对MM/PBSA计算结合自由能的公式进行修改，将小分子在结合过程中由构象变化引起的能量差以及水分子对结合自由能的贡献考虑进来，大大提高了打分函数的准确性。利用该打分函数能准确的预测出HI6、obidoxime和HLo7在AChE中的结合模式。此外，我们发展了针对小分子的系统性的构象搜索方法，该方法可以在对接前对小分子进行预处理并给出与晶体结构相似的构象作为对接的起始构象。我们对构象搜索方法的准确性进行了验证，结果表明：对简单体系如正丁烷，构象搜索方法能准确的得到其优势构象；对复杂体系，我们确定了用ECD计算来验证对构象搜索的准确性的方案。