Comme toutes les protéines, l’enzyme (en jaune dans le schéma ci-dessous) présente une structure tridimensionnelle qui est responsable de sa spécificité. La réaction enzymatique se réalise à l’intérieur d’une « poche » appelée site actif. La spécificité de substrat est liée à la forme du site, complémentaire de celle du substrat (en rouge sur le schéma ci-dessous).
Ce modèle de reconnaissance enzyme-substrat est appelé modèle clef – serrure puisque le substrat « s’enclenche » dans le site actif de l’enzyme comme une clef dans une serrure. Il fut proposé pour la première fois par Emil Fischer en 1894.
Le site actif peut être décomposé en un site de reconnaissance du substrat(en vert dans le schéma) et un site catalytique, lieu où est réalisée la réaction chimique catalysée (en bleu sur le schéma).