Le modèle lock-and-key fait référence à la manière dont un substrat se lie au site actif d'une enzyme. De la même manière qu'une clé doit être la bonne pour une serrure, aucune réaction n'a lieu si un substrat incorrect essaie de se lier.
Le site actif d'une enzyme est une région spécifique qui reçoit le substrat. Il possède une forme unique qui complète celle du substrat, permettant une spécificité à seulement un ou deux composés. Le substrat se lie au site actif et une réaction a lieu qui provoque finalement la libération du produit formé. Les enzymes catalysent cette réaction en facilitant les changements de liaison chimique dans le substrat en modifiant la distribution des électrons. Une fois le produit libéré, l'enzyme se régénère, prête pour un autre cycle de réaction.
L'analogie de la serrure et de la clé considère ce processus comme très spécifié, en ce sens que seule une clé particulière peut s'insérer dans le trou de la serrure de la serrure. Si la clé est plus petite, plus grande ou simplement de forme différente, alors elle ne rentre pas dans le trou de la serrure et une réaction ne peut pas avoir lieu. Cette analogie de serrure et de clé a été décrite pour la première fois par Emile Fischer en 1894, et il y a eu depuis d'autres théories pour expliquer la mécanique des réactions enzymatiques.
