Сви ензими имају одређени опсег пХ при којем најбоље делују. Ензим је протеин састављен од молекула који се називају аминокиселине, а ове аминокиселине имају регионе осетљиве на пХ. Скала пХ дефинише колико је раствор кисео или базичан, при чему је низак пХ кисели, а високи пХ основни. Људски стомак има пХ од 2, а ензими који делују у желуцу прилагођени су да функционишу на том нивоу пХ.
Стомак има низак пХ
Када уносимо храну и пиће, заједно са њима долазе и бактерије. Наша тела су у стању да се заштите од инфекције убијањем бактерија у стомаку. При пХ 2 желучани желучани сокови су довољно кисели да убију бактерије које уносимо. Ћелије које постављају желудац - зване паријеталне - луче хлороводоничну киселину или ХЦл, а ова киселина даје желучаним соковима низак пХ. ХЦл не свари храну, али убија бактерије, помаже у разградњи везивног ткива у месу и активира пепсин, пробавни ензим желуца.
Пепсин дигестира протеин
Главне ћелије, које такође постављају желудац, производе про-ензим зван пепсиноген. Када пепсиноген дође у контакт са киселим окружењем желуца, он катализује реакцију да се активира и постаје активни ензим зван пепсин. Пепсин је протеаза или ензим који разбија хемијске везе у протеинима. Пепсин користи групу карбоксилне киселине на једној од својих аминокиселина како би прекинуо хемијску везу између азота и кисеоника у протеинима који се налазе у храни.
Функције пепсина при пХ 2
Разлог због којег пепсин најбоље функционише при пХ 2 је тај што група карбоксилне киселине на аминокиселини у активном месту ензима мора бити у протонираном стању, што значи да је везана за атом водоника. При ниском пХ група карбоксилне киселине се протонира, што јој омогућава да катализује хемијску реакцију прекида хемијских веза. При вредностима пХ већим од 2, карбоксилна киселина постаје депротонирана и због тога није у стању да учествује у хемијским реакцијама. Пепсин је најактивнији при пХ 2, при чему се његова активност смањује при вишем пХ и потпуно опада при пХ 6,5 или више. Генерално, активност ензима је осетљива на пХ, јер је каталитичка група ензима - у случају пепсина, карбоксилна киселина група - биће протонирана или депротонирана и ово стање одређује да ли може или не може учествовати у хемикалији реакција.
Пепсин неактиван при вишем пХ
Након варења у желуцу, храна излази кроз пилорични сфинктер у дванаестопалачно црево танког црева, где је пХ много већи. Пепсин постаје неактиван у овом окружењу, јер је концентрација атома водоника нижа. Затим се уклања водоник са карбоксилне киселине пепсина у активном месту ензима и ензим постаје неактиван. Хемијска реакција коју катализује пепсин зависи од присуства протониране карбоксилне киселине, тако да активност ензима у великој мери зависи од пХ раствора у коме се налази. Низак пХ доводи до високе активности, а висок пХ даје малу или никакву активност.