Kõigil ensüümidel on kindel pH-vahemik, kus nad kõige paremini toimivad. Ensüüm on valk, mis koosneb molekulidest, mida nimetatakse aminohapeteks, ja nendel aminohapetel on pH suhtes tundlikud piirkonnad. PH-skaala määrab, kui happeline või aluseline on lahus, madal pH on happeline ja kõrge pH aluseline. Inimese mao pH on 2 ja maos töötavad ensüümid on kohandatud sellel pH-tasemel toimima.
Mao pH on madal
Toidu ja joogi sissevõtmisel tulevad nendega kaasa ka bakterid. Meie keha suudab end kaitsta nakkuse eest, hävitades maos olevaid baktereid. Kui pH on 2, on maomahlad piisavalt happelised, et hävitada neelatud bakterid. Mao vooderdatud rakud, mida nimetatakse parietaalseteks rakkudeks, eritavad vesinikkloriidhapet või HCI ja see hape annab maomahladele madala pH. HCl ei seedi toitu, kuid hävitab bakterid, aitab murda liha sidekudet ja aktiveerib mao seedeensüümi pepsiini.
Pepsiin seedib valku
Pearakud, mis ka mao vooderdavad, toodavad pro-ensüümi, mida nimetatakse pepsinogeeniks. Kui pepsinogeen puutub kokku mao happelise keskkonnaga, katalüüsib see reaktsiooni enda aktiveerimiseks ja muutub aktiivseks ensüümiks, mida nimetatakse pepsiiniks. Pepsiin on proteaas ehk ensüüm, mis lõhustab valgus keemilisi sidemeid. Pepsin kasutab karboksüülhappe rühma ühes aminohappes toidus leiduvate valkude lämmastiku ja hapniku keemilise sideme purustamiseks.
Pepsiin toimib pH 2 juures
Põhjus, miks pepsiin toimib kõige paremini pH 2 juures, on see, et ensüümi aktiivses saidis oleva aminohappe karboksüülhappe rühm peab olema protoneeritud olekus, see tähendab seotud vesinikuaatomiga. Madalal pH-tasemel on karboksüülhappe rühm protoneeritud, mis võimaldab katalüüsida keemiliste sidemete purunemise keemilist reaktsiooni. Kui pH väärtus on kõrgem kui 2, karboksüülhape deprotoneerub ja ei saa seega keemilistes reaktsioonides osaleda. Pepsiin on kõige aktiivsem pH 2 juures, selle aktiivsus väheneb kõrgema pH korral ja langeb täielikult pH 6,5 või üle selle. Üldiselt on ensüümi aktiivsus pH suhtes tundlik, kuna ensüümi katalüütiline rühm - pepsiini puhul karboksüülhape rühm - kas protoneeritakse või deprotoneeritakse ja see olek määrab, kas see võib kemikaalis osaleda või mitte reaktsioon.
Pepsiin pole aktiivne kõrgema pH juures
Pärast seedimist maos väljub toit püloorse sulgurlihase kaudu peensoole kaksteistsõrmiksoole, kus pH on palju kõrgem. Pepsiin muutub selles keskkonnas passiivseks, kuna vesinikuaatomite kontsentratsioon on madalam. Seejärel eemaldatakse ensüümi aktiivses kohas olev pepsiini karboksüülhappe vesinik ja ensüüm muutub passiivseks. Pepsiini poolt katalüüsitav keemiline reaktsioon sõltub protoneeritud karboksüülhappe olemasolust, seega sõltub ensüümi aktiivsus suuresti lahuse pH-st. Madal pH viib kõrge aktiivsusega ja kõrge pH annab vähe aktiivsust või mitte üldse.