Molibdenum
sulfit oksidase dan xantin oksidase. Pada beberapa hewan, dan pada manusia, oksidasi xantin menjadi asam urat, suatu proses katabolisme purin, dikatalisis oleh xantin oksidase, suatu enzim yang mengandung molibdenum. Aktivitas xantin oksidase berbanding langsung dengan jumlah molibdenum dalam tubuh. Namun, konsentrasi molibdenum yang sangat tinggi dapat membalikkan tren
dan dapat bertindak sebagai inhibitor baik untuk katabolisme purin maupun proses-proses lainnya. Konsentrasi molibdenum juga berpengaruh pada sintesis protein, metabolisme, dan pertumbuhan.
Pada hewan dan tumbuhan, senyawa trisiklik yang disebut molibdopterin (yang, terlepas dari namanya, tidak mengandung molibdenum) bereaksi dengan molibdat membentuk kofaktor lengkap yang mengandung molibdenum yang disebut kofaktor molibdenum. Selain nitrogenase kuno secara filogenetika (seperti yang didiskusikan di atas) bahwa fiksasi nitrogen terjadi di dalam beberapa bakteri dan
sianobakteri, seluruh enzim yang menggunakan molibdenum (sejauh yang sudah diidentifikasi) menggunakan kofaktor molibdenum, dimana molibdenum berada pada tingkat oksidasi VI, sama seperti molibdat. Enzim molibdenum pada tumbuhan dan hewan mengkatalisis oksidasi dan kadang-kadang reduksi beberapa molekul kecil dalam proses yang mengatur siklus nitrogen, belerang, dan karbon.
Molibdenum adalah unsur makanan renik yang diperlukan untuk kelangsungan hidup manusia dan beberapa mamalia yang telah dipelajari. Diketahui empat enzim Mo-dependen mamalia, semuanya mengandung kofaktor molibdenum (Moco) berbasis pterin di situs aktif mereka: sulfit oksidase, xantin oksidoreduktase, aldehida oksidase, dan amidoksime reduktase mitokondrial. Orang yang
sangat kekurangan molibdenum memiliki sulfit oksidase buruk fungsi dan rentan terhadap reaksi toksik terhadap sulfit dalam makanan. Tubuh manusia mengandung sekitar 0.07 mg molibdenum per kilogram berat badan, dengan konsentrasi yang lebih tinggi terdapat pada liver dan ginjal dan lebih rendah pada tulang belakang. Molybdenum juga hadir dalam enamel gigi manusia dan dapat membantu mencegah pembusukannya.
Rata-rata asupan harian molibdenum bervariasi antara 0.12 dan 0.24 mg, tergantung pada kandungan molibdenum makanan. Daging babi, domba, dan daging sapi masing-masing memiliki sekitar 1.5 bagian per juta molibdenum. Sumber makanan penting lainnya termasuk kacang hijau, telur, biji bunga matahari, tepung terigu, lentil, mentimun dan biji sereal. Toksisitas akut belum terlihat pada manusia, dan
toksisitasnya sangat bergantung pada keadaan kimia. Studi pada tikus menunjukkan median dosis letal (LD) serendah 180 mg/kg untuk beberapa senyawa Mo. Meskipun data toksisitas manusia tidak tersedia, penelitian pada hewan menunjukkan bahwa konsumsi kronis lebih dari 10 mg/hari molibdenum dapat menyebabkan diare, retardasi pertumbuhan, infertilitas, berat lahir rendah, dan encok;
ini juga dapat mempengaruhi paru-paru, ginjal, dan liver. Natrium wolframat adalah inhibitor kompetitif molibdenum. Wolfram diet mengurangi konsentrasi molibdenum dalam jaringan.
Konsentrasi tanah molibdenum yang rendah dalam kelompok geografis dari utara Cina hingga Iran menyebabkan defisiensi molibdenum, dan dikaitkan dengan peningkatan kanker esofagus. Dibandingkan dengan Amerika Serikat, yang memiliki pasokan molibdenum lebih besar di dalam tanah, orang-orang yang tinggal di daerah tersebut memiliki risiko sekitar 16 kali lebih besar untuk karsinoma sel skuamosa esofagus.
Defisiensi molibdenum juga telah dilaporkan sebagai konsekuensi pemberian nutrisi parenteral total non-molibdenum (pemberian makanan intravena lengkap) dalam jangka waktu yang lama. Ini menghasilkan tingkat sulfit dan urat darah yang tinggi, sama seperti defisiensi kofaktor molibdenum. Namun (mungkin karena penyebab defisiensi molibdenum murni ini terjadi terutama pada orang
dewasa), konsekuensi neurologisnya tidak begitu mengemuka seperti pada kasus defisiensi kofaktor bawaan.
Penyakit defisiensi kofaktor molibdenum bawaan, yang terlihat pada bayi, adalah ketidakmampuan untuk mensintesis kofaktor molibdenum, sebuah molekul heterosiklik yang mengikat molibdenum di tempat aktif di semua enzim manusia yang diketahui menggunakan molibdenum. Defisiensi yang dihasilkan menghasilkan tingkat sulfit dan urat yang tinggi, dan kerusakan neurologis.
Kandungan molibdenum tinggi dalam tubuh dapat mengganggu asupan tembaga yang mengakibatkan defisiensi tembaga. Molibdenum mencegah protein plasma mengikat tembaga, dan juga meningkatkan jumlah tembaga yang diekskresikan dalam air seni. Pemamah biak () yang mengkonsumsi kadar molibdenum tinggi menderita diare, pertumbuhan kerdil, anemia, dan akromotrikia (hilangnya pigmen bulu).
Gejala ini dapat diatasi dengan suplemen tembaga, baik melalui diet maupun injeksi. Kekurangan tembaga efektif, dapat diperparah dengan kelebihan belerang.
Defisiensi tembaga dapat pula sengaja diinduksi untuk tujuan pengobatan, dengan menggunakan senyawa amonium tetratiomolibdat. Anion tetratiomolibdat yang berwarna merah cerah merupakan zat pengkhelat tembaga. Tetratiomolibdat pertama kali digunakan dalam terapi untuk pengobatan toksikosis tembaga pada hewan. Ia kemudian dikenalkan sebagai perawatan
dalam penyakit Wilson, suatu kelainan herediter terkait metabolisme tembaga pada manusia. Ia bertindak dengan menyaingi absorpsi tembaga dalam usus dan meningkatkan ekskresi. Telah ditemukan pula bahwa tetratiomolibdat memiliki efek inhibisi pada angiogenesis, yang secara potensial menghambat proses translokasi membran yang bergantung pada ion tembaga.. Ini adalah hal yang
menjanjikan dalam penelitian pengobatan kanker, degenerasi makular terkait usia, dan penyakit lain yang melibatkan proliferasi patologis pembuluh darah.
Debu dan uap molibdenum, dihasilkan dari penambangan atau karya logam, bersifat toksik, terutama jika terhirup (termasuk debu yang terjebak dalam sinus pranasal dan kemudian tertelan). Paparan jangka panjang dengan tingkat rendah dapat menyebabkan iritasi pada mata dan kulit. Harus dihindari untuk menelan atau menghirup langsung molibdenum dan oksidanya. Peraturan OSHA menetapkan paparan molibdenum
maksimum yang diizinkan dalam 8-jam per hari sebagai 5 mg/m. Paparan kronis mulai 60 hingga 600 mg/m dapat menyebabkan gejalan termsuk kelelahan, sakit kepala dan ngilu sendi. Pada level 5000 mg/m, molibdenum membahayakan segera terhadap kesehatan dan kehidupan (IDLH).