เอนไซม์ทั้งหมดมีช่วง pH ที่แน่นอนซึ่งทำงานได้ดีที่สุด เอนไซม์คือโปรตีนที่ประกอบด้วยโมเลกุลที่เรียกว่ากรดอะมิโน และกรดอะมิโนเหล่านี้มีบริเวณที่ไวต่อ pH มาตราส่วน pH กำหนดว่าสารละลายเป็นกรดหรือด่าง โดย pH ต่ำจะเป็นกรดและ pH สูงเป็นพื้นฐาน กระเพาะอาหารของมนุษย์มีค่า pH เท่ากับ 2 และเอนไซม์ที่ทำงานในกระเพาะอาหารก็จะถูกปรับให้ทำงานที่ระดับ pH นั้น
กระเพาะอาหารมีค่า pH ต่ำ
เมื่อเรากินอาหารและเครื่องดื่มเข้าไป แบคทีเรียจะมาพร้อมกับพวกมัน ร่างกายของเราสามารถป้องกันตนเองจากการติดเชื้อได้โดยการฆ่าเชื้อแบคทีเรียในกระเพาะอาหาร ที่ pH 2 น้ำย่อยในกระเพาะอาหารจะมีสภาพเป็นกรดมากพอที่จะฆ่าเชื้อแบคทีเรียที่เรากินเข้าไป เซลล์ที่อยู่ในกระเพาะอาหาร ซึ่งเรียกว่าเซลล์ขม่อม จะหลั่งกรดไฮโดรคลอริกหรือ HCl และกรดนี้จะทำให้น้ำย่อยในกระเพาะอาหารมีค่า pH ต่ำ HCl ไม่ย่อยอาหาร แต่ฆ่าเชื้อแบคทีเรีย ช่วยทำลายเนื้อเยื่อเกี่ยวพันในเนื้อสัตว์ และกระตุ้นเปปซิน ซึ่งเป็นเอนไซม์ย่อยอาหารของกระเพาะอาหาร
เปปซินไดเจสต์โปรตีน
เซลล์หัวหน้าซึ่งเรียงตัวกันในกระเพาะจะผลิตโปรเอนไซม์ที่เรียกว่าเปปซิโนเจน เมื่อเปปซิโนเจนสัมผัสกับสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดในกระเพาะอาหาร มันจะกระตุ้นปฏิกิริยาเพื่อกระตุ้นตัวเองและกลายเป็นเอนไซม์ที่ทำงานอยู่ที่เรียกว่าเปปซิน เปปซินเป็นโปรตีเอสหรือเอนไซม์ที่ทำลายพันธะเคมีในโปรตีน Pepsin ใช้กลุ่มกรดคาร์บอกซิลิกกับกรดอะมิโนตัวใดตัวหนึ่งเพื่อทำลายพันธะเคมีระหว่างไนโตรเจนและออกซิเจนในโปรตีนที่พบในอาหาร
ฟังก์ชั่น Pepsin ที่ pH 2
เหตุผลที่เปปซินทำงานได้ดีที่สุดที่ pH 2 เป็นเพราะกลุ่มกรดคาร์บอกซิลิกบนกรดอะมิโนในบริเวณแอกทีฟไซต์ของเอนไซม์ต้องอยู่ในสถานะที่ถูกโปรตอน ซึ่งหมายถึงจับกับอะตอมไฮโดรเจน ที่ pH ต่ำ กลุ่มกรดคาร์บอกซิลิกจะถูกโปรตอน ซึ่งช่วยให้เร่งปฏิกิริยาเคมีของพันธะเคมีที่แตกสลาย ที่ค่า pH ที่สูงกว่า 2 กรดคาร์บอกซิลิกจะกลายเป็นโปรตอนและไม่สามารถมีส่วนร่วมในปฏิกิริยาเคมีได้ Pepsin ออกฤทธิ์มากที่สุดที่ pH 2 โดยกิจกรรมจะลดลงที่ pH ที่สูงขึ้นและลดลงอย่างสมบูรณ์ที่ pH 6.5 หรือสูงกว่า โดยทั่วไป การทำงานของเอนไซม์มีความไวต่อ pH เนื่องจากกลุ่มตัวเร่งปฏิกิริยาของเอนไซม์ ในกรณีของเปปซิน กรดคาร์บอกซิลิก กลุ่ม -- จะถูก protonated หรือ deprotonated และสถานะนี้จะกำหนดว่าสามารถมีส่วนร่วมในสารเคมีหรือไม่ ปฏิกิริยา.
Pepsin ไม่ทำงานที่ pH สูงขึ้น
หลังจากการย่อยอาหารในกระเพาะอาหาร อาหารจะถูกขับออกทางกล้ามเนื้อหูรูด pyloric ไปยังลำไส้เล็กส่วนต้นของลำไส้เล็ก ซึ่ง pH จะสูงกว่ามาก เปปซินไม่ทำงานในสภาพแวดล้อมนี้เนื่องจากความเข้มข้นของอะตอมไฮโดรเจนต่ำกว่า ไฮโดรเจนบนกรดคาร์บอกซิลิกของเปปซินในเอนไซม์ที่ทำงานอยู่จะถูกลบออก และเอนไซม์จะไม่ทำงาน ปฏิกิริยาเคมีที่กระตุ้นโดยเปปซินขึ้นอยู่กับการมีอยู่ของกรดคาร์บอกซิลิกที่ถูกโปรตอน ดังนั้นกิจกรรมของเอนไซม์จึงขึ้นอยู่กับ pH ของสารละลายที่อยู่ในนั้นสูง pH ต่ำทำให้เกิดกิจกรรมสูงและ pH สูงให้กิจกรรมเพียงเล็กน้อยหรือไม่มีเลย