Toate enzimele au un anumit interval de pH la care funcționează cel mai bine. O enzimă este o proteină compusă din molecule numite aminoacizi, iar acești aminoacizi au regiuni sensibile la pH. Scara pH-ului definește cât de acidă sau bazică este o soluție, pH-ul scăzut fiind acid și pH-ul ridicat fiind bazic. Stomacul uman are un pH de 2, iar enzimele care funcționează în stomac sunt adaptate să funcționeze la acel nivel de pH.
Stomacul are pH scăzut
Când ingerăm alimente și băuturi, bacteriile vin împreună cu ele. Corpurile noastre sunt capabile să se protejeze de infecții prin uciderea bacteriilor din stomac. La un pH de 2, sucurile gastrice ale stomacului sunt suficient de acide pentru a ucide bacteriile pe care le ingerăm. Celulele care acoperă stomacul - numite celule parietale - secretă acid clorhidric sau HCI, iar acest acid conferă sucurilor gastrice pH-ul lor scăzut. HCl nu digeră alimentele, dar ucide bacteriile, ajută la descompunerea țesutului conjunctiv din carne și activează pepsina, enzima digestivă a stomacului.
Pepsina Digestează Proteina
Celulele principale, care, de asemenea, acoperă stomacul, produc o pro-enzimă numită pepsinogen. Când pepsinogenul intră în contact cu mediul acid al stomacului, acesta catalizează o reacție pentru a se activa și devine enzima activă numită pepsină. Pepsina este o protează sau o enzimă care rupe legăturile chimice din proteine. Pepsina folosește grupul de acid carboxilic pe unul dintre aminoacizii săi pentru a rupe legătura chimică dintre azot și oxigen în proteinele din alimente.
Funcțiile de pepsină la pH 2
Motivul pentru care pepsina funcționează cel mai bine la pH 2 este că gruparea acidului carboxilic de pe aminoacidul din situsul activ al enzimei trebuie să fie în starea sa protonată, adică legată de un atom de hidrogen. La pH scăzut, gruparea acidului carboxilic este protonată, ceea ce îi permite să catalizeze reacția chimică a rupturii legăturilor chimice. La valori de pH mai mari de 2, acidul carboxilic devine deprotonat și astfel nu poate participa la reacții chimice. Pepsina este cea mai activă la pH 2, activitatea sa scăzând la pH mai mare și scăzând complet la pH 6,5 sau mai mare. În general, activitatea enzimei este sensibilă la pH deoarece grupul catalitic al unei enzime - în cazul pepsinei, acidul carboxilic grup - va fi fie protonat, fie deprotonat, iar această stare determină dacă poate sau nu să participe la o substanță chimică reacţie.
Pepsina inactivă la pH mai mare
După digestia în stomac, alimentele ies prin sfincterul piloric în duodenul intestinului subțire, unde pH-ul este mult mai mare. Pepsina devine inactivă în acest mediu deoarece concentrația atomilor de hidrogen este mai mică. Hidrogenul de pe acidul carboxilic al pepsinei din situsul activ al enzimei este apoi îndepărtat și enzima devine inactivă. Reacția chimică catalizată de pepsină depinde de prezența unui acid carboxilic protonat, astfel încât activitatea enzimei depinde în mare măsură de pH-ul soluției în care se află. PH-ul scăzut duce la o activitate ridicată, iar pH-ul ridicat dă puțină sau deloc activitate.