磷酸化是生物化學中的一個關鍵過程，主要作用包括：
調節蛋白質活性和功能。磷酸化是一種可逆的蛋白修飾過程，主要發生在絲氨酸(Ser)、蘇氨酸(Thr)和酪氨酸(Tyr)等胺基酸殘基上。當這些殘基被磷酸化時，蛋白質的構象可能發生變化，進而影響其活性。例如，某些激素通過增加Ser或Thr殘基的磷酸化狀態來調節特定酶的活性。
在細胞信號轉導中起核心作用。磷酸化過程由蛋白激酶催化，這些酶將磷酸基團從三磷酸腺苷(ATP)轉移到蛋白質的特定胺基酸殘基上。相對應地，蛋白質磷酸酶負責將磷酸基團從蛋白質上移除。這一加法和減法過程共同調節蛋白質的功能，影響諸如細胞增殖、分化和凋亡等生物過程。
在疾病發生中扮演重要角色。異常的磷酸化與多種疾病有關，包括癌症等。突變的蛋白激酶和磷酸酶可以導致細胞內信號轉導的異常，進而影響細胞功能。一些天然毒素和病原體也通過改變細胞內蛋白的磷酸化狀態來影響細胞功能。
總的來說，磷酸化是一個複雜的生物調節過程，通過改變蛋白質的結構和功能，對多種生物過程進行精細調控。