酶分子肽链上的某些基团可在另一种酶的催化下发生可逆的共价修饰，从而引起酶活性的改变，这个过程称为酶的酶促化学修饰（chemical modification）。如磷酸化和脱磷酸，乙酰化和去乙酰化，腺苷化和去腺苷化，甲基化和去甲基化以及-SH基和－S－S－基互变等，其中磷酸化和脱磷酸作用在物质代谢调节中最为常见。

　　细胞内存在着多种蛋白激酶（Protein Kinase），它们可以将ATP分子中的γ-磷酸基团转移至特定的蛋白分子底物上，使后者磷酸化（phosphorylation）。磷酸化反应可以发生在丝氨酸、苏氨酸或酪氨酸残基上。催化丝氨酸或苏氨酸残基磷酸化的酶统称为蛋白丝氨酸/苏氨酸激酶（Protein Serine/Threonine Kinase）。催化酪氨酸残基磷酸化的酶统称为蛋白酪氨酸激酶（ProteinTyrosine Kinase）。与此相对应的，细胞内亦存在着多种蛋白丝氨酸/苏氨酸磷酸酶（ProteinSerine/Threonine Phosphotase）和蛋白酪氨酸磷酸酶（Protein Tyrosine Phosphotase），它们可将相应的磷酸基团移去。酶的化学修饰如变构调节一样，也是机体物质代谢中快速调节的一种重要方式。