在生物化學中，去磷酸化是通過水解從有機化合物中去除磷酸鹽 (PO43?) 基團。 它是一種可逆的翻譯后修飾。 去氧酸化及其對應物，磷酸化，通過分離或連接磷酸酯和酸酐來激活和失活酶。 一個值得注意的去磷酸化過程是 ATP 轉化為 ADP 和無機磷酸鹽。

去氧酸化使用一種水解酶或水解酶，它可以裂解酯鍵。 用于去磷酸化的主要水解酶亞類是磷酸酶，它通過將磷酸單酯水解成磷酸根離子和具有游離羥基 (-OH) 基團的分子來去除磷酸基團。

可逆的磷酸化-去磷酸化反應發生在每個生理過程中，使蛋白磷酸酶的正常功能成為生物體生存所必需的。 由于蛋白質去磷酸化是涉及細胞信號傳導的關鍵過程，因此蛋白質磷酸酶與心臟病、糖尿病和阿爾茨海默氏病等疾病有關。

去磷酸化的發現來自于一系列檢測從兔骨骼肌中分離出的磷酸化酶的實驗。 1955 年，埃德溫·克雷布斯 (Edwin Krebs) 和埃德蒙·菲舍爾 (Edmond Fischer) 使用放射性標記的 ATP 確定磷酸鹽被添加到磷酸化酶的絲氨酸殘基上，通過磷酸化作用將其從 b 型轉化為 a 型。 隨后，Krebs 和 Fischer 表明這種磷酸化是激酶級聯的一部分。 最后，從兔肝中純化磷酸化酶 a 的磷酸化形式后，使用離子交換色譜法鑒定磷酸化蛋白磷酸酶 I 和 II。

自從發現這些去磷酸化蛋白以來，磷酸化和去磷酸化的可逆性與廣泛的功能蛋白相關，主要是酶蛋白，但也包括非酶蛋白。 Edwin Krebs 和 Edmond Fischer 因發現可逆的蛋白質磷酸化而獲得 1992 年諾貝爾生理學或醫學獎。

特定靶蛋白中屬于中性但極性氨基酸（如絲氨酸、蘇氨酸和酪氨酸）的羥基的磷酸化和去磷酸化是每個生理過程調節的基本部分。 磷酸化涉及通過羥基中的氧對 ATP 中的 α 磷酸的親核攻擊，用磷酸基團對羥基進行共價修飾。 去氧酸化涉及通過添加一分子水和釋放原始磷酸基團的水合反應去除磷酸基團，再生羥基。 這兩個過程都是可逆的，并且任何一種機制都可用于激活或停用蛋白質。 蛋白質的磷酸化會產生許多生化效應，例如改變其構象以改變其與特定配體的結合以增加或減少其活性。 磷酸化和去磷酸化可用于所有類型的底物，例如結構蛋白、酶、膜通道、信號分子和其他激酶和磷酸酶。 這些過程的總和稱為磷酸調節。 磷酸化失調會導致疾病。

在蛋白質合成過程中，由核糖體翻譯 mRNA 產生的多肽鏈必須在呈現成熟構象之前進行加工。 蛋白質的去磷酸化是一種改變蛋白質行為的機制，通常通過激活或滅活酶來實現。 蛋白質合成裝置的成分也經歷磷酸化和去磷酸化，從而調節蛋白質合成的速率。

作為翻譯后修飾的一部分，可以從絲氨酸、蘇氨酸或酪氨酸中去除磷酸基團。 因此，細胞內信號轉導途徑依賴于多種蛋白質的連續磷酸化和去磷酸化。

ATP4? + H2O ? ADP3? + HPO42? + H+

三磷酸腺苷或 ATP 在所有生物體中充當自由能貨幣。 在自發的去磷酸化反應中，釋放出 30.5 kJ/mol，用于驅動細胞反應。 總的來說，由于偶聯反應的負自由能變化，與 ATP 去磷酸化偶聯的非自發反應是自發的。 這對于驅動氧化磷酸化很重要。

ATP 去磷酸化為 ADP 和無機磷酸鹽。

在細胞水平上，ATP 酶的去磷酸化決定了離子流入和流出細胞。 質子泵抑制劑是一類直接作用于胃腸道 ATP 酶的藥物。

除了 ATP 之外，其他分子作為其他生物系統的一部分進行去磷酸化。 由于 depho，不同的化合物會產生不同的自由能變化。