一些小分子物质能与酶的调节部位或亚基以非共价键相连，使酶的空间构象发生改变，从而使酶的活性发生改变，这种被调节的酶称为别构酶，这种调节方式称为别构调节。前面讨论的酶促反应动力学适合大多数酶促反应。在研究各种酶的反应动力学时，尚发现有很多酶催化的反应动力学不符合米一曼方程。这类酶分子含调节位点或调节亚基，可与一些调节剂结合，改变酶活性。这些酶的调节剂结合位点与底物在酶上的结合位点不同。当调节剂与酶结合后，酶的空间构象发生变化，故称为别构酶。通常，细胞内的相关的代谢反应组合成代谢途径，参与某一代谢途径的多种酶可依次将代谢物逐步转变，最后生成产物。代谢途径中有些酶就属于别构酶，其活性受一些小分子物质，如代谢产物的别构调节，从而调控整个代谢途径的速度和方向。在多数情况下，代谢途径中的第一个酶，或处于几条代谢途径交汇点的酶，多为别构酶。当后续产物(常为终产物)堆积时，它们可作为别构调节剂，抑制上游的别构酶。别构酶也可接受产物匮乏的信号刺激被激活。别构调节剂与酶的结合属于非共价结合，适应快速调节的需要。
别构酶常由多亚基组成，有的亚基为催化亚基，有的亚基为调节亚基。以底物作为别构激动剂为例，当底物与第一个调节亚基结合后，可引起其余亚基构象的变化，使它们更易于与底物结合并进行催化反应，此称为正协同效应(激活效应)，反之则为负协同效应(抑制效应)。它们的反应动力学曲线呈“s”状，而非矩形双曲线。“S”状曲线是各亚基间协同效应的反映。别构酶的别构调节是酶活性调节的形式之一。