Visi fermentai turi tam tikrą pH diapazoną, kuriame jie geriausiai veikia. Fermentas yra baltymas, sudarytas iš molekulių, vadinamų aminorūgštimis, ir šios aminorūgštys turi regionus, kurie yra jautrūs pH. PH skalė apibrėžia, koks yra rūgštus ar bazinis tirpalas, o žemas pH yra rūgštus, o aukštas - bazinis. Žmogaus skrandžio pH yra 2, o skrandyje veikiantys fermentai yra pritaikyti veikti esant tokiam pH lygiui.
Skrandžio pH yra žemas
Kai vartojame maistą ir gėrimus, kartu su jais atsiranda ir bakterijų. Mūsų kūnas sugeba apsisaugoti nuo infekcijos, naikindamas skrandžio bakterijas. Esant pH 2, skrandžio skrandžio sultys yra pakankamai rūgščios, kad sunaikintų mūsų praryjamas bakterijas. Skrandį jungiančios ląstelės, vadinamos parietinėmis ląstelėmis, išskiria druskos rūgštį arba HCl, ir ši rūgštis skrandžio sultims suteikia žemą pH. HCl nevirškina maisto, tačiau jis naikina bakterijas, padeda skaidyti mėsos jungiamąjį audinį ir aktyvina skrandžio virškinimo fermentą pepsiną.
Pepsinas virškina baltymą
Pagrindinės ląstelės, kurios taip pat iškloja skrandį, gamina fermentą, vadinamą pepsinogenu. Kai pepsinogenas kontaktuoja su rūgščiąja skrandžio aplinka, jis katalizuoja reakciją, kad aktyvuotųsi pats, ir tampa aktyviuoju fermentu, vadinamu pepsinu. Pepsinas yra proteazė arba fermentas, kuris nutraukia cheminius baltymų ryšius. Pepsinas naudoja karboksirūgšties grupę vienoje iš savo aminorūgščių, kad nutrauktų cheminį ryšį tarp azoto ir deguonies maiste esančiuose baltymuose.
Pepsinas veikia esant 2 pH
Pepsinas geriausiai veikia esant pH 2, todėl, kad fermento aktyviosios vietos aminorūgštyje esanti karboksirūgšties grupė turi būti protonuota, ty prisirišusi prie vandenilio atomo. Esant žemam pH, karboksirūgšties grupė yra protonuojama, o tai leidžia katalizuoti cheminių jungčių nutraukimo cheminę reakciją. Esant didesnei nei 2 pH vertei, karboksirūgštis deprotonuojasi ir todėl negali dalyvauti cheminėse reakcijose. Pepsinas yra aktyviausias esant 2 pH, jo aktyvumas mažėja esant aukštesniam pH ir visiškai nukrenta esant pH 6,5 ar aukštesniam. Apskritai, fermento aktyvumas yra jautrus pH, nes fermento katalizinė grupė - pepsino atveju - karboksirūgštis grupė - bus arba protonuota, arba deprotonuota, ir ši būsena lemia, ar ji gali dalyvauti cheminėje medžiagoje, ar ne reakcija.
Pepsinas neaktyvus esant aukštesniam pH
Po virškinimo skrandyje maistas per pilorinį sfinkterį išeina į plonosios žarnos dvylikapirštę žarną, kur pH yra daug didesnis. Pepsinas tampa neaktyvus šioje aplinkoje, nes vandenilio atomų koncentracija yra mažesnė. Po to fermento aktyviojoje vietoje esantis vandenynas, esantis pepsino karboksirūgštėje, pašalinamas ir fermentas tampa neaktyvus. Cheminė reakcija, kurią katalizuoja pepsinas, priklauso nuo protonuotos karboksirūgšties buvimo, todėl fermento aktyvumas labai priklauso nuo tirpalo, kuriame jis yra, pH. Žemas pH lemia didelį aktyvumą, o aukštas pH - mažai arba visai neveikia.