二价金属离子在酶催化反应中可以通过多种方式扮演重要角色：
1、直接与过渡态的功能基团配位,稳定过渡态的几何结构和电荷
2、通过内、外界配位机理稳定过渡态
3、通过长程的静电作用稳定过渡态电荷,如：group I基因内区的P456
4、引起pKa的改变,从而活化碱基或糖基,如：Bacillus circulans的木聚糖酶
和二价金属相比,一价金属离子对于结构的组织能力更强,它们可以和核碱基等形成稳定的簇聚离子.这一能力被认为在催化中可能具有重要作用.
此外,一些情况下一价金属离子还可以替代二价金属离子的位置,而保持酶的功能不变.