分子去做亲核攻击。镁离子会利用结合基质或其他蛋白质的内部或外部领域，改变酶的构形或是参与化学催化反应。在上述情况下，镁离子通常以水合状态与配体(ligand)结合，故重要的是水合镁离子而非镁离子本身。Lewis酸性的镁离子（pKa值11.4）使得水解和缩合反应（最常见于磷酸酯水解和磷转换）在生物体内易于进行。镁可做为腺甘酸环化的激活剂，而许多荷尔蒙、神经传导物质及细胞效应物（effectors），则借由腺甘酸环化系统控制细胞活动。
镁与细胞膜及细胞壁.生物细胞膜和细胞壁有不同阴离子