Una vez que se dispuso de enzimas puras, se pudo estudiar la actividad de estas proteínas de vital importancia y manipularlas en un entorno controlado y previsible. Dichos estudios contribuyeron a determinar que las enzimas son muy selectivas. Al igual que el robot de una cadena de montaje, una enzima concreta sólo utiliza una pieza determinada y siempre elabora el mismo producto. Emil Fischer propuso esta idea en 1894, antes de que se dispusiera de enzimas puras. Fischer recopiló una serie de sustancias químicas muy similares entre sí, pero no idénticas. Las enzimas de la célula eran capaces de diferenciar entre cada una de estas sustancias químicas, y Fischer sugirió que la sustancia química que provocaba la reacción era como una llave que encajaba perfectamente en su cerradura (la enzima). Esta analogía se sigue utilizando en nuestros días.

El paso intermedio entre este punto y la obtención de los fármacos para combatir la leucemia consistía en reconocer que una llave defectuosa podía dañar la cerradura. La primera llave defectuosa que resultó útil en medicina fue un tinte denominado Prontosil. La industria textil alemana había utilizado tintes similares durante mucho tiempo y todos ellos contenían un grupo químico denominado sulfamidas, debido a que este tipo de tintes no desteñían al aplicarlos a la seda o a la lana. El Prontosil se aplicó por primera vez en un estudio biológico en 1935, cuando, de forma casual, Gerhard Domagk lo incluyó en un grupo de sustancias químicas de las que pretendía comprobar su capacidad para impedir que células de ratones envolvieran a bacterias. El Prontosil no tuvo ningún efecto en este proceso, pero se observó que mantuvo vivo al ratón al que se le había inoculado la bacteria. En poco tiempo, el Prontosil y sulfamidas similares se convirtieron en los primeros agentes antibacterianos y este hito de la medicina se transformó en la concesión en un premio Nobel para Domagk en 1939. En 1943 ya se fabricaban 10 millones de libras (4 millones de kilos) de sulfamidas al año. Desempeñaron un papel muy importante en la lucha contra las infecciones durante la segunda guerra mundial, aunque otros antibióticos, como la penicilina, los iban a eclipsar muy pronto.

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