Alle enzymen hebben een bepaald pH-bereik waarbij ze het beste werken. Een enzym is een eiwit dat bestaat uit moleculen die aminozuren worden genoemd, en deze aminozuren hebben gebieden die gevoelig zijn voor de pH. De pH-schaal bepaalt hoe zuur of basisch een oplossing is, waarbij lage pH zuur is en hoge pH basisch is. De menselijke maag heeft een pH van 2 en enzymen die in de maag werken, zijn aangepast om bij die pH-waarde te functioneren.
Maag heeft lage pH

Wanneer we voedsel en drank inslikken, komen er bacteriën bij . Ons lichaam kan zichzelf beschermen tegen infecties door bacteriën in de maag te doden. Bij een pH van 2 zijn de maagsappen van de maag zuur genoeg om de bacteriën te doden die we binnenkrijgen. De cellen langs de maag - pariëtale cellen genoemd - scheiden zoutzuur of HCl af en dit zuur geeft maagsappen hun lage pH. HCl verteert geen voedsel, maar het doodt bacteriën, helpt het bindweefsel in vlees af te breken en activeert pepsine, het spijsverteringsenzym van de maag. produceren een pro-enzym genaamd pepsinogeen. Wanneer pepsinogeen in contact komt met de zure omgeving van de maag, katalyseert het een reactie om zichzelf te activeren en wordt het het actieve enzym genaamd pepsine. Pepsine is een protease of een enzym dat chemische bindingen in eiwitten verbreekt. Pepsine gebruikt de carbonzuurgroep op een van zijn aminozuren om de chemische binding tussen stikstof en zuurstof in de eiwitten in voedsel te verbreken.
Pepsine Functies bij pH 2

De reden dat pepsine het beste werkt bij pH 2 is omdat de carbonzuurgroep op het aminozuur op de actieve plaats van het enzym in de geprotoneerde toestand moet zijn, wat betekent gebonden aan een waterstofatoom. Bij lage pH wordt de carbonzuurgroep geprotoneerd, waardoor deze de chemische reactie van breken van chemische bindingen kan katalyseren. Bij pH-waarden hoger dan 2 wordt het carbonzuur gedeprotoneerd en kan het dus niet deelnemen aan chemische reacties. Pepsine is het meest actief bij pH 2, waarbij zijn activiteit afneemt bij hogere pH en volledig afneemt bij pH 6,5 of hoger. Over het algemeen is enzymactiviteit gevoelig voor pH omdat de katalytische groep van een enzym - in het geval van pepsine de carbonzuurgroep - geprotoneerd of gedeprotoneerd zal zijn, en deze toestand bepaalt of het al dan niet kan deelnemen aan een chemische reactie.
Pepsine inactief bij hogere pH

Na de spijsvertering in de maag komt er voedsel uit de pylorische sluitspier in de twaalfvingerige darm van de dunne darm, waar de pH veel hoger is. Pepsine wordt inactief in deze omgeving omdat de concentratie waterstofatomen lager is. De waterstof op het carbonzuur van pepsine op de actieve plaats van het enzym wordt vervolgens verwijderd en het enzym wordt inactief. De chemische reactie gekatalyseerd door pepsine is afhankelijk van de aanwezigheid van een geprotoneerd carbonzuur, dus de activiteit van het enzym is sterk afhankelijk van de pH van de oplossing waarin het zich bevindt. Lage pH leidt tot hoge activiteit en hoge pH geeft weinig of geen activiteit.