磷酸化是将磷酸 基团 加在中间 代谢产物 上或加在 蛋白质 （protein）上的过程。其中除去磷酸基团的酶称为 磷酸酶 。蛋白质磷酸化可发生在许多种类的氨基酸（蛋白质的主要单位）上，其中以 丝氨酸 为多，接着是 Thr 。而 酪氨酸 则相对较少磷酸化的发生，不过由于经过磷酸化之后的酪氨酸较容易利用抗体来纯化，因此酪氨酸的磷酸化作用位置也较广为了解。
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磷酸基团的添加或除去（ 去磷酸化 ）对许多反应起着生物“开/关”作用。磷酸基团的添加或除去能使酶（enzyme）活化或失活，控制诸如 细胞分裂 这样的过程。添加磷酸 基团 的酶称为 激酶 （kinases）；除去磷酸基团的酶称为 磷酸酶 。
生物方面
磷酸化（ 英语 ： Phosphorylation ）或称磷酸化作用，是指在 蛋白质 或其他类型分子上，加入一个磷酸（PO4）基团，也可定义成“将一个磷酸基团导入一个 有机化合物 ”。此作用在 生物化学 中占有重要地位。
除了蛋白质以外，部分 核苷酸 ，如三磷酸腺 （ atp ）或 三磷酸鸟苷 （ GTP ）的形成，也是经由 二磷酸腺苷 和 二磷酸鸟苷 的磷酸化而来，此过程称为 氧化磷酸化 。另外在许多 糖类 的生化反应中（如糖解作用），也有一些步骤存在氧化磷酸化作用。
信号传导中的作用：
（1）细胞内的信号蛋白主要分为两大类：一类在 蛋白激酶 的作用下磷酸化，共价结合ATP所提供的磷酸 基团 ；另一类则在信号作用下结合GTP，通常以GTP取代GDP。
（2）这两种胞内信号蛋白的共同特征是，在信号达到时通过获得一个或几个磷酸集团而被激活，而在信号减弱时能去除这些集团，从而失去活性。在信号中继网中，某个信号蛋白磷酸化通常造成下游的蛋白依次发生磷酸化，形成磷酸化级联反应。
（3） 蛋白质 的磷酸化主要集中在肽链中的 酪氨酸 、 丝氨酸 、 Thr 残基 上，这些残基上具有游离的 羟 基，且本身不带电荷，当磷酸化作用后，蛋白质便具有了电荷，从而使结构发生变化，进一步引起蛋白质活性的变化，这也是蛋白质磷酸化的意义所在。