Kaikilla entsyymeillä on tietty pH-alue, jolla ne toimivat parhaiten. Entsyymi on proteiini, joka koostuu molekyyleistä, joita kutsutaan aminohapoiksi, ja näillä aminohapoilla on alueita, jotka ovat herkkiä pH: lle. PH-asteikko määrittää, kuinka happama tai emäksinen liuos on, matala pH on happama ja korkea pH emäksinen. Ihmisen mahassa on pH 2, ja mahassa toimivat entsyymit on mukautettu toimimaan tällä pH-tasolla.
Vatsa on alhainen pH
Kun nautimme ruokaa ja juomaa, bakteerit tulevat heidän kanssaan. Kehomme pystyy suojautumaan infektioilta tappamalla bakteereja mahassa. PH-arvossa 2 mahalaukun mahamehut ovat riittävän happamia tappamaan syömämme bakteerit. Vatsaa reunustavat solut, joita kutsutaan parietaalisoluiksi, erittävät suolahappoa tai HCl: ää, ja tämä happo antaa mahahappomehuille matalan pH-arvon. HCl ei sulaa ruokaa, mutta se tappaa bakteereita, auttaa hajottamaan lihassa olevan sidekudoksen ja aktivoi pepsiinin, mahalaukun ruoansulatusentsyymin.
Pepsiini hajottaa proteiinia
Pääsolut, jotka myös pitävät vatsaa, tuottavat pro-entsyymiä nimeltä pepsinogeeni. Kun pepsinogeeni joutuu kosketuksiin mahalaukun happaman ympäristön kanssa, se katalysoi reaktion aktivoidakseen itsensä ja siitä tulee aktiivinen entsyymi, jota kutsutaan pepsiiniksi. Pepsiini on proteaasi tai entsyymi, joka hajottaa kemialliset sidokset proteiineissa. Pepsin käyttää karboksyylihapporyhmää yhdessä aminohapoissaan rikkomaan kemiallisen sidoksen typen ja hapen välillä elintarvikkeissa olevissa proteiineissa.
Pepsiini toimii pH-arvossa 2
Syy pepsiinin parhaaseen toimintaan pH-arvossa 2 johtuu siitä, että entsyymin aktiivisessa paikassa olevan aminohapon karboksyylihapporyhmän on oltava protonoidussa tilassaan eli sidottu vetyatomiin. Alhaisessa pH: ssa karboksyylihapporyhmä protonoituu, mikä antaa sen mahdollisuuden katalysoida kemiallisten sidosten rikkoutumisen kemiallista reaktiota. PH-arvoilla, jotka ovat yli 2, karboksyylihappo deprotonoituu eikä pysty siten osallistumaan kemiallisiin reaktioihin. Pepsiini on aktiivisinta pH-arvossa 2, sen aktiivisuus vähenee korkeammassa pH-arvossa ja putoaa kokonaan pH-arvossa 6,5 tai korkeampi. Yleensä entsyymiaktiivisuus on herkkä pH: lle, koska entsyymin katalyyttinen ryhmä - pepsiinin tapauksessa karboksyylihappo ryhmä - joko protonoidaan tai deprotonoidaan, ja tämä tila määrittää, voiko se osallistua kemikaaliin vai ei reaktio.
Pepsiini ei-aktiivinen korkeammassa pH: ssa
Ruuansulatuksen jälkeen mahassa ruoka poistuu pylorisen sulkijalihaksen kautta ohutsuolen pohjukaissuoleen, jossa pH on paljon korkeampi. Pepsiini muuttuu inaktiiviseksi tässä ympäristössä, koska vetyatomien pitoisuus on pienempi. Sitten entsyymin aktiivisessa kohdassa oleva pepsiinin karboksyylihapon vety poistetaan ja entsyymi muuttuu inaktiiviseksi. Pepsiinin katalysoima kemiallinen reaktio riippuu protonoidun karboksyylihapon läsnäolosta, joten entsyymin aktiivisuus riippuu suuresti siinä olevan liuoksen pH: sta. Alhainen pH johtaa korkeaan aktiivisuuteen ja korkea pH antaa vain vähän tai ei ollenkaan aktiivisuutta.