Minden enzimnek van egy bizonyos pH-tartománya, amelynél a legjobban működik. Az enzim egy fehérje, amely aminosavaknak nevezett molekulákból áll, és ezeknek az aminosavaknak vannak olyan régiói, amelyek érzékenyek a pH-ra. A pH-skála meghatározza az oldat savasságát vagy lúgosságát, az alacsony pH-érték savas és a magas pH-érték lúgos. Az emberi gyomor pH-ja 2, és a gyomorban működő enzimek ezen a pH-szinten működnek.
A gyomor alacsony pH-értékű
Amikor ételt és italt fogyasztunk, a baktériumok is velük jönnek. Testünk a gyomorban lévő baktériumok elpusztításával képes megvédeni magát a fertőzésektől. 2-es pH esetén a gyomor gyomornedve elég savas ahhoz, hogy elpusztítsa az általunk bevitt baktériumokat. A gyomrot szegélyező sejtek - az úgynevezett parietális sejtek - sósavat vagy HCl-t választanak ki, és ez a sav biztosítja a gyomornedv alacsony pH-értékét. A HCl nem emészti az ételt, de elpusztítja a baktériumokat, elősegíti a hús kötőszövetének lebontását és aktiválja a pepszint, a gyomor emésztőrendszerét.
A pepszin emészti a fehérjét
A gyomrot is szegélyező fősejtek pepszinogén nevű proenzimet termelnek. Amikor a pepszinogén érintkezik a gyomor savas környezetével, reakciót katalizál, hogy aktiválja önmagát, és az aktív enzim lesz, amelyet pepszinnek hívnak. A pepszin egy proteáz, vagy egy enzim, amely megszakítja a fehérje kémiai kötéseit. A pepszin az egyik aminosav karbonsavcsoportját használja fel az élelmiszerben található fehérjék nitrogén és oxigén közötti kémiai kötésének megszakítására.
A pepszin 2-es pH-n működik
Az oka annak, hogy a pepszin 2-es pH-n működik a legjobban, az az, hogy az enzim aktív helyén található aminosav karbonsavcsoportjának protonált állapotban kell lennie, vagyis hidrogénatomhoz kötődik. Alacsony pH-nál a karbonsavcsoport protonálódik, amely lehetővé teszi a kémiai kötések megszakadásának kémiai reakciójának katalizálását. 2-nél magasabb pH-értéknél a karbonsav deprotonálódik, és így nem tud részt venni a kémiai reakciókban. A pepszin 2-es pH-n a legaktívabb, aktivitása magasabb pH-nál csökken, és 6,5 vagy annál magasabb pH-érték mellett teljesen leesik. Az enzimaktivitás általában érzékeny a pH-ra, mivel az enzim katalitikus csoportja - pepszin esetében a karbonsav csoport - protonált vagy deprotonált lesz, és ez az állapot határozza meg, hogy részt vehet-e egy vegyi anyagban reakció.
A pepszin inaktív magasabb pH-nál
A gyomorban történő emésztést követően az étel a pylorus záróizomon keresztül a vékonybél duodenumába jut, ahol a pH sokkal magasabb. A pepszin inaktívvá válik ebben a környezetben, mert a hidrogénatomok koncentrációja alacsonyabb. Ezután az enzim aktív helyén lévő pepszin karbonsav hidrogénje eltávolításra kerül, és az enzim inaktívvá válik. A pepszin által katalizált kémiai reakció a protonált karbonsav jelenlététől függ, így az enzim aktivitása nagymértékben függ a benne lévő oldat pH-jától. Az alacsony pH magas aktivitáshoz vezet, a magas pH pedig alig vagy egyáltalán nem eredményez aktivitást.