Efter at have vist, at enzymer kunne fungere uden for en levende celle, var det næste skridt at bestemme deres biokemiske natur. Mange tidlige arbejdere bemærkede, at enzymaktivitet var forbundet med proteiner, men flere forskere (såsom Nobelprismodtager Richard Willstätter) hævdede, at proteiner blot var bærere for de sande enzymer, og at proteiner i sig selv var ude af stand til katalyse. I 1926 viste James B. Sumner imidlertid, at enzymet urease var et rent protein og krystalliserede det; Sumner gjorde det samme for enzymet katalase i 1937. Konklusionen om, at rene proteiner kan være enzymer, blev endeligt bevist af Northropites og Stanley, der arbejdede på fordøjelsesenzymerne pepsin (1930), trypsin og chymotrypsin. Disse tre forskere blev tildelt Nobelprisen i 1946 og 1965.
Nobelprisen i kemi