Mô hình khóa và khóa đề cập đến cách thức chất nền liên kết với vị trí hoạt động của enzym. Tương tự như cách một chìa khóa phải là khóa chính xác cho một ổ khóa, không có phản ứng nào xảy ra nếu một chất nền không chính xác cố gắng liên kết.
Vị trí hoạt động của một enzym là một vùng cụ thể nhận cơ chất. Nó sở hữu một hình dạng độc đáo bổ sung cho chất nền, cho phép chỉ một hoặc hai hợp chất đặc hiệu. Chất nền liên kết với vị trí hoạt động, và một phản ứng xảy ra cuối cùng gây ra sự giải phóng sản phẩm hình thành. Enzyme xúc tác phản ứng này bằng cách tạo điều kiện cho những thay đổi liên kết hóa học trong chất nền thông qua việc thay đổi sự phân bố của các electron. Khi sản phẩm đã được giải phóng, enzym sẽ tái sinh, sẵn sàng cho một chu trình phản ứng khác.
Sự tương tự giữa khóa và chìa khóa cho thấy quá trình này rất cụ thể, trong đó chỉ một chìa khóa cụ thể mới có thể vừa với lỗ khóa của ổ khóa. Nếu chìa khóa nhỏ hơn, lớn hơn hoặc đơn giản là một hình dạng khác, thì nó không vừa với lỗ khóa và không thể xảy ra phản ứng. Sự tương tự giữa khóa và chìa khóa này được Emile Fischer mô tả lần đầu tiên vào năm 1894, và kể từ đó đã có những lý thuyết khác để giải thích cơ học của các phản ứng enzyme.
