Alle enzymer har et bestemt pH-område, hvor de fungerer bedst. Et enzym er et protein sammensat af molekyler kaldet aminosyrer, og disse aminosyrer har områder, der er følsomme over for pH. PH-skalaen definerer, hvor sur eller basisk en opløsning er, hvor lav pH er sur og høj pH er basisk. Den menneskelige mave har en pH på 2, og enzymer, der arbejder i maven, er tilpasset til at fungere ved dette pH-niveau.
Maven har lav pH
Når vi indtager mad og drikke, følger bakterier med dem. Vores kroppe er i stand til at beskytte sig mod infektion ved at dræbe bakterier i maven. Ved en pH på 2 er mavesaften i maven sur nok til at dræbe de bakterier, vi indtager. Cellerne, der linjer maven - kaldet parietale celler - udskiller saltsyre eller HCI, og denne syre giver gastrisk juice deres lave pH. HCl fordøjer ikke mad, men det dræber bakterier, hjælper med at nedbryde bindevævet i kød og aktiverer pepsin, maveens fordøjelsesenzym.
Pepsin fordøjer protein
Hovedceller, som også linjer maven, producerer et pro-enzym kaldet pepsinogen. Når pepsinogen kommer i kontakt med det sure miljø i maven, katalyserer det en reaktion for at aktivere sig selv og bliver det aktive enzym kaldet pepsin. Pepsin er en protease eller et enzym, der bryder kemiske bindinger i protein. Pepsin bruger carboxylsyregruppen på en af dets aminosyrer til at bryde den kemiske binding mellem nitrogen og ilt i proteinerne, der findes i mad.
Pepsin fungerer ved pH 2
Årsagen til, at pepsin fungerer bedst ved pH 2, er, at carboxylsyregruppen på aminosyren i enzymets aktive sted skal være i sin protonerede tilstand, hvilket betyder bundet til et hydrogenatom. Ved lav pH protoneres carboxylsyregruppen, hvilket gør det muligt at katalysere den kemiske reaktion ved at bryde kemiske bindinger. Ved pH-værdier højere end 2 bliver carboxylsyren deprotoneret og dermed ude af stand til at deltage i kemiske reaktioner. Pepsin er mest aktiv ved pH 2, hvor dens aktivitet falder ved højere pH og falder helt ned ved pH 6,5 eller derover. Generelt er enzymaktivitet følsom over for pH, fordi den katalytiske gruppe af et enzym - i tilfældet med pepsin er carboxylsyren gruppe - vil enten være protoneret eller deprotoneret, og denne tilstand bestemmer, om den kan deltage i et kemikalie eller ej reaktion.
Pepsin inaktiv ved højere pH
Efter fordøjelsen i maven går mad ud gennem pylorisk lukkemuskel i tolvfingertarmen i tyndtarmen, hvor pH er meget højere. Pepsin bliver inaktivt i dette miljø, fordi koncentrationen af brintatomer er lavere. Brintet på pepsins carboxylsyre i det enzymaktive sted fjernes derefter, og enzymet bliver inaktivt. Den kemiske reaktion katalyseret af pepsin afhænger af tilstedeværelsen af en protoneret carboxylsyre, så enzymets aktivitet er stærkt afhængig af pH-værdien i den opløsning, det er i. Lav pH fører til høj aktivitet, og høj pH giver ringe eller ingen aktivitet.
