Semua enzim memiliki kisaran pH tertentu di mana mereka bekerja paling baik. Enzim adalah protein yang terdiri dari molekul yang disebut asam amino, dan asam amino ini memiliki daerah yang sensitif terhadap pH. Skala pH menentukan seberapa asam atau basa suatu larutan, dengan pH rendah menjadi asam dan pH tinggi menjadi basa. Perut manusia memiliki pH 2, dan enzim yang bekerja di perut disesuaikan untuk berfungsi pada tingkat pH tersebut.
Perut Memiliki pH Rendah
Saat kita menelan makanan dan minuman, bakteri ikut serta. Tubuh kita mampu melindungi diri dari infeksi dengan membunuh bakteri di perut. Pada pH 2, cairan lambung cukup asam untuk membunuh bakteri yang kita telan. Sel-sel yang melapisi lambung - disebut sel parietal - mengeluarkan asam klorida atau HCl, dan asam ini memberikan cairan lambung pH rendah. HCl tidak mencerna makanan, tetapi membunuh bakteri, membantu memecah jaringan ikat dalam daging, dan mengaktifkan pepsin, enzim pencernaan lambung.
Pepsin Mencerna Protein
Sel chief, yang juga melapisi lambung, menghasilkan pro-enzim yang disebut pepsinogen. Ketika pepsinogen kontak dengan lingkungan asam lambung, ia mengkatalisis reaksi untuk mengaktifkan dirinya sendiri dan menjadi enzim aktif yang disebut pepsin. Pepsin adalah protease, atau enzim yang memecah ikatan kimia dalam protein. Pepsin menggunakan gugus asam karboksilat pada salah satu asam aminonya untuk memutuskan ikatan kimia antara nitrogen dan oksigen dalam protein yang ditemukan dalam makanan.
Fungsi Pepsin pada pH 2
Alasan mengapa pepsin berfungsi paling baik pada pH 2 adalah karena gugus asam karboksilat pada asam amino di sisi aktif enzim harus dalam keadaan terprotonasi, artinya terikat pada atom hidrogen. Pada pH rendah, gugus asam karboksilat terprotonasi, yang memungkinkannya mengkatalisis reaksi kimia pemutusan ikatan kimia. Pada nilai pH lebih tinggi dari 2, asam karboksilat menjadi terdeprotonasi dan dengan demikian tidak dapat berpartisipasi dalam reaksi kimia. Pepsin paling aktif pada pH 2, dengan aktivitasnya menurun pada pH yang lebih tinggi dan turun sepenuhnya pada pH 6,5 atau lebih. Secara umum, aktivitas enzim sensitif terhadap pH karena gugus katalitik suatu enzim -- dalam kasus pepsin, asam karboksilat kelompok -- akan terprotonasi atau terdeprotonasi, dan keadaan ini menentukan apakah ia dapat berpartisipasi dalam suatu bahan kimia atau tidak reaksi.
Pepsin Tidak Aktif pada pH Lebih Tinggi
Setelah pencernaan di lambung, makanan keluar melalui sfingter pilorus ke duodenum usus kecil, di mana pH jauh lebih tinggi. Pepsin menjadi tidak aktif dalam lingkungan ini karena konsentrasi atom hidrogen lebih rendah. Hidrogen pada asam karboksilat pepsin di situs aktif enzim kemudian dihilangkan, dan enzim menjadi tidak aktif. Reaksi kimia yang dikatalisis oleh pepsin bergantung pada adanya asam karboksilat yang terprotonasi, sehingga aktivitas enzim sangat bergantung pada pH larutan yang dikandungnya. pH rendah menyebabkan aktivitas tinggi dan pH tinggi memberikan sedikit atau tidak ada aktivitas.