酵素調控（Enzyme Regulation）是代謝通量控制的核心。從 metabolic control analysis（MCA, Kacser & Burns 1973; Heinrich & Rapoport 1974）的觀點，代謝通量不由單一「限速步驟」決定，而是由路徑中所有酵素共享控制係數（flux control coefficient, C^J_i，所有 C^J_i 的總和 = 1）。然而，某些酵素因位於熱力學不可逆步驟或受多層次調控而具有較高的控制係數，成為主要的調控節點。
別構調控的結構基礎
MWC 模型（Monod-Wyman-Changeux, 1965, concerted model）假設所有亞基同時在 T 態和 R 態之間轉換，別構效應物改變 L₀（= [T₀]/[R₀]）的平衡。KNF 模型（Koshland-Néméthy-Filmer, 1966, sequential model）允許逐步構象轉換。現代觀點（ensemble allosteric model）認為蛋白質存在構象系綜（conformational ensemble），配體結合重新分配系綜的機率分布（population shift）。
PFK-1 是代謝別構調控的教科書範例。哺乳類 PFK-1 受 ATP（抑制，結合 allosteric site 穩定 T 態）、AMP 和 Fru-2,6-BP（最強活化劑，由 PFK-2/FBPase-2 雙功能酵素生產）調控。Fru-2,6-BP 的濃度本身受胰島素/升糖素訊號控制：胰島素活化 PFK-2 的激酶活性，升糖素透過 PKA 磷酸化活化其 FBPase-2 磷酸酶活性。這形成了一個完整的「代謝感測器→訊號傳導→通量調控」迴路。
共價修飾的激酶-磷酸酶網路
蛋白質磷酸化是真核細胞最普遍的可逆調控機制。人類基因組編碼 ~518 種蛋白質激酶（kinome）和 ~189 種蛋白質磷酸酶。磷酸蛋白質組學已識別 >200,000 個磷酸化位點，顯示這是一個巨大的訊號網路。
磷酸化的開關特性可由 Goldbeter-Koshland 零級超靈敏度（zero-order ultrasensitivity）理論解釋：當激酶和磷酸酶都工作在飽和條件下時，磷酸化程度對輸入信號呈現 switch-like 的陡峭反應曲線（有效 Hill 係數遠大於 1），實現全有或全無的數位化訊號轉換。
糖原代謝的調控是經典案例：腎上腺素/升糖素 → Gs → adenylyl cyclase → cAMP → PKA → phosphorylase kinase → glycogen phosphorylase（活化分解）。同時 PKA 磷酸化 glycogen synthase（抑制合成）。PP1 逆轉所有磷酸化。胰島素透過 Akt/PKB 活化 PP1 和抑制 GSK3 來促進糖原合成。
蛋白質降解與泛素系統
酵素穩態濃度取決於合成與降解的平衡。泛素-蛋白酶體系統（UPS）透過 E1→E2→E3 級聯反應將多聚泛素鏈連接到目標蛋白的 Lys 殘基上，標記其進入 26S 蛋白酶體降解。N-end rule 路徑根據蛋白質 N 端胺基酸決定其半衰期。HIF-1α 的氧感測調控是精彩範例：常氧下 PHD 羥化 HIF-1α → VHL（E3 ligase）辨認並泛素化 → 蛋白酶體降解；缺氧時 PHD 失活 → HIF-1α 穩定累積入核啟動缺氧反應基因（VEGF、EPO 等）。2019 年諾貝爾生理醫學獎授予 Kaelin、Ratcliffe 和 Semenza 以表彰此發現。