L-Serine speelt een belangrijke rol in de katalytische functie van veel enzymen. Het is aangetoond dat het voorkomt in de actieve plaatsen van chymotrypsine, trypsine en vele andere enzymen. Van de zogenaamde zenuwgassen en veel stoffen die in insecticiden worden gebruikt, is aangetoond dat ze werken door te combineren met een residu van serine in de actieve plaats van acetylcholine-esterase, waardoor het enzym volledig wordt geremd. Het enzym acetylcholineesterase breekt de neurotransmitter acetylcholine af, die vrijkomt bij zenuw- en spierverbindingen om de spier of het orgaan te laten ontspannen. Het resultaat van acetylcholineremming is dat acetylcholine zich opstapelt en blijft werken, zodat eventuele zenuwimpulsen continu worden doorgegeven en spiersamentrekkingen niet stoppen.
