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

Wanneer we voedsel en drank binnenkrijgen, komen er bacteriën bij . Ons lichaam kan zichzelf tegen infecties beschermen door bacteriën in de maag te doden. Bij een pH van 2 zijn de maagsappen van de maag zuur genoeg om de bacteriën die we inslikken te doden. De cellen die langs de maag lopen - pariëtale cellen genaamd - scheiden chloorwaterstofzuur of HCl uit en dit zuur geeft maagzuur een lage pH. HCl verteren geen voedsel, maar het doodt bacteriën, helpt bij het afbreken van het bindweefsel in vlees en activeert pepsine, het spijsverteringsenzym van de maag.
Pepsin Digests Protein

Hoofdcellen, die ook de maag bekleden, produceer een pro-enzym genaamd pepsinogen. Wanneer pepsinogeen in contact komt met de zure omgeving van de maag, katalyseert het een reactie om zichzelf te activeren en wordt het actieve enzym pepsine genoemd. Pepsine is een protease of een enzym dat chemische bindingen in eiwitten verbreekt. Pepsin gebruikt de carbonzuurgroep op een van de aminozuren om de chemische binding tussen stikstof en zuurstof te verbreken in de eiwitten die in voedsel worden gevonden.
Sciencing Video Vault
Maak de (bijna) perfecte bracket: Hier is hoe te Creëer de (bijna) perfecte bracket: hier is hoe de Pepsin werkt bij pH 2

De reden waarom pepsine het beste functioneert bij pH 2 is omdat de carbonzuurgroep op het aminozuur in de actieve site van het enzym in de geprotoneerde staat, wat betekent gebonden aan een waterstofatoom. Bij lage pH is de carbonzuurgroep geprotoneerd, wat het mogelijk maakt om de chemische reactie van brekende chemische bindingen te katalyseren. Bij pH-waarden hoger dan 2 wordt het carbonzuur gedeprotoneerd en dus niet in staat deel te nemen aan chemische reacties. Pepsine is het meest actief bij pH 2, waarbij de activiteit ervan afneemt bij hogere pH en volledig daalt 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 - ofwel geprotoneerd of gedeprotoneerd is, en deze toestand bepaalt of deze al dan niet kan deelnemen aan een chemische reactie.
Pepsine inactief bij hogere pH-waarde

Na digestie in de maag komt voedsel via de pylorische sluitspier in de twaalfvingerige darm van de dunne darm terecht, waar de pH veel hoger is. Pepsine wordt in deze omgeving inactief omdat de concentratie van waterstofatomen lager is. De waterstof op pepsine's carbonzuur in de enzymactieve plaats wordt dan verwijderd en het enzym wordt inactief. De chemische reactie die gekatalyseerd wordt door pepsine hangt af van de aanwezigheid van een geprotoneerd carbonzuur, dus de activiteit van het enzym is sterk afhankelijk van de pH van de oplossing waarin het zit. Lage pH leidt tot hoge activiteit en hoge pH geeft weinig of geen activiteit.