AgradecimentosAgradeço primeiramente a toda comunidade do Instituto de Química pelo convívio. Mesmo após 20 anos frequentando este Instituto, ainda me empolgo como se fosse a primeira vez que ando pelos seus longos corredores.Aos colegas do Departamento de Bioquímica, personificados nas chefias da Maria Júlia Manso e do Chuck Farah, pela ajuda em estabelecer meu grupo de pesquisa física e tecnicamente. Ao Sandro Marana pelas conversas, constante apoio, colaborações e por ter sempre aberto as portas do seu laboratório. Ao Roberto Salinas e novamente ao Chuck pelas recentes colaborações que espero que floresçam.Ao meu grupo de pesquisa, alunos e estagiários, em particular Ariane Alves, Murilo Teixeira, Raphael Sayegh e Vanesa Galassi. Com eles descobri que também é divertido acompanhar o crescimento de um aluno.Ao Martin J. Field, meu principal colaborador e também amigo. Não seria exagero ele ter dividido o Nobel de Química em 2013.Ao Luís Gustavo Dias, grande amigo e antigo mentor, pelas discussões científicas (ou nem tanto!).Às agências de fomento: Pró-Reitoria de Pesquisa-USP pelo auxílio, CAPES e CNPq pelas bolsas, e FAPESP pelas bolsas e auxílios, principalmente o Jovem Pesquisador e os Regulares que permitiram a instalação do meu grupo de pesquisa e a montagem da nossa infraestrutura de pesquisa, usada em todos trabalhos apresentados aqui. Espero que esta Fundação volte a ser generosa com projetos individuais e independentes. Enzimas são catalisadores de extraordinária eficiência, capazes de acelerar reações químicas até vinte ordens de magnitude [1] ! Também possuem grande seletividade pelos seus substratos e sua atividade é microscopicamente controlável. São essenciais para catalisar reações bioquímicas e regular processos celulares. Do ponto de vista molecular, a vida como nós a conhecemos é orquestrada por enzimas.Mas, como proteínas aceleram reações químicas? Um dos maiores desafios da ciência moderna é desvendar os mecanismos que propiciam tamanho poder e controle catalítico. Proponho neste texto contribuir com respostas para esta pergunta. Significa, a grosso modo, estudar o que os "elétrons estão fazendo" no sítio ativo das biomoléculas. Ou seja, a investigação das interações moleculares que podem influenciar uma reação química requer uma descrição da estrutura eletrônica da biomolécula, pelo menos da sua região reativa.A melhor teoria que conhecemos para determinar a estrutura eletrônica de uma molécula é a mecânica quântica [2] . Para sistemas simples, digamos uma molécula de água isolada, as equações da mecânica quântica permitem o cálculo de propriedades como geometria, energia da ligação covalente, espectro de absorção de luz, entre outras, com maior exatidão e precisão do que qualquer método experimental existente.No entanto, as equações da mecânica quântica são muito complexas. Sua aplicação para estudar reações químicas de sistemas com mais do que uma dúzia de átomos apenas tornouse viável nos últimos 40 anos, graças ao espetacular desenvolvimento das metodologias de cálculo e simulaç...