結構生物化學/酶調節/可逆共價修飾
當一個分子共價連線到一個酶上時，酶的活性或催化活性可能會發生改變。在這個調節策略中，供體分子提供修飾基團。受體分子通常是酶分子，它接受修飾基團，從而改變其活性。受體通常是絲氨酸、蘇氨酸或酪氨酸殘基，這些氨基酸含有羥基。共價修飾的過程可能是可逆的，但並非在所有情況下都是如此。蛋白磷酸化是共價調節的一個常見例子。
共價修飾策略的例子包括乙醯化/去乙醯化；磷酸化/去磷酸化；肉豆蔻醯化；ADP核糖基化；法尼基化；硫酸化；泛素化。然而，磷酸化和乙醯化是最常見的例子。在磷酸化中，ATP將一個磷酸基團捐贈給胞嘧啶或酪氨酸的羥基。反應生成ADP和磷酸酯（磷酸化蛋白質）。在磷酸化的例子中，糖原磷酸化酶蛋白質中被修飾的功能是葡萄糖穩態。在乙醯化的例子中，供體分子是乙醯輔酶A。組蛋白蛋白質中被修飾的功能是DNA包裝。
磷酸化反應幾乎應用於每一個代謝過程；此外，大約30%的已知蛋白質都被磷酸化。催化磷酸化過程的酶是蛋白激酶。人類基因組中大約有500個該酶的同源物。為催化修飾過程提供修飾基團的供體分子是ATP分子。受體分子在其序列中必須包含一個含有OH基團的氨基酸（如絲氨酸、蘇氨酸或酪氨酸）。在磷酸化過程中，ATP分子中的γ-磷醯基團攻擊蛋白質分子中含有OH的氨基酸。這個過程只能在細胞內發生。位於細胞外的蛋白質無法進行磷酸化調節。
蛋白磷酸酶是另一種型別的酶，它催化從蛋白質分子中去除磷酸基團的過程。這也被稱為去磷酸化。這種酶使激酶啟用的蛋白質上的標誌失活。蛋白磷酸酶去除附著在蛋白質上的磷醯基團。然而，這些酶需要提高磷酸化/去磷酸化反應的反應速率。
蛋白質磷酸化增加了兩個負電荷，形成了2-3個氫鍵，是一種可逆修飾，動力學可以根據生理過程進行調整，放大訊號，並且ATP協調訊號與生物能量學。
1. 附著的磷醯基團為修飾後的蛋白質增加了額外的負電荷（2-）。負電荷的存在可以作為與其他含有正電荷的蛋白質或與同一蛋白質中帶正電荷的氨基酸之間靜電相互作用的來源。
2. 由於能夠形成三個氫鍵，磷醯基團也能夠形成額外的相互作用。
3. 磷酸化過程產生大量的自由能。
4. 磷酸化過程所需時間範圍從一秒到幾小時不等，具體取決於生理過程。
5. 磷酸化的供體分子ATP被認為是代謝過程調節所需的能量貨幣單位。
磷酸化是一種控制酶和其他蛋白質活性的共價修飾。這種修飾可以極大地放大訊號，因為一個激酶有可能對各種靶分子產生指數級連鎖效應。例如，人眼對光子的反應靈敏度。蛋白激酶調節啟用可以透過蛋白磷酸酶逆轉，即連線的磷酸鹽的水解反應。環腺苷酸（cAMP）是一種細胞內信使，可以啟用蛋白激酶A。cAMP透過改變四級結構啟用蛋白激酶A。cAMP在真核細胞中的作用是由於cAMP啟用PKA。這種多功能激酶的啟用是透過cAMP結合到酶的調節亞基來實現的，這釋放了蛋白激酶A的功能位點。當抑制劑與蛋白激酶A結合時，它會結合在酶域之間的一個裂隙中。
肌肉中的PKA有2個亞基：調節（R）亞基和催化（C）亞基。cAMP與調節亞基的結合消除了它對催化亞基的抑制。
PKA的調節：當四個cAMP分子與PKA結合時，PKA被啟用；這會將被抑制的完整酶（R2C2）解離成一個調節亞基（R2）和兩個催化活性亞基（C）。
Berg, Jeremy M. John L. Tymoczko. Lubert Stryer. 生物化學第六版。紐約：W.H. Freeman 公司 2007 年。