Todas as enzimas têm um certo intervalo de pH no qual funcionam melhor. Uma enzima é uma proteína composta por moléculas chamadas aminoácidos, e esses aminoácidos possuem regiões sensíveis ao pH. A escala de pH define quão ácida ou básica é uma solução, com baixo pH sendo ácido e alto pH sendo básico. O estômago humano tem um pH de 2, e as enzimas que trabalham no estômago são adaptadas para funcionar nesse nível de pH.
O estômago tem um pH baixo

Quando ingerimos alimentos e bebidas, as bactérias os acompanham . Nossos corpos são capazes de se proteger de infecções matando bactérias no estômago. A um pH de 2, os sucos gástricos do estômago são ácidos o suficiente para matar as bactérias que ingerimos. As células que revestem o estômago - chamadas células parietais - secretam ácido clorídrico ou HCl, e esse ácido confere aos sucos gástricos seu baixo pH. O HCl não digere os alimentos, mas mata as bactérias, ajuda a quebrar o tecido conjuntivo da carne e ativa a pepsina, a enzima digestiva do estômago.
Pepsin Digests Protein

As células principais, que também revestem o estômago, produz uma pró-enzima chamada pepsinogênio. Quando o pepsinogênio entra em contato com o ambiente ácido do estômago, catalisa uma reação para se ativar e se torna a enzima ativa chamada pepsina. A pepsina é uma protease ou uma enzima que quebra as ligações químicas nas proteínas. A pepsina usa o grupo ácido carboxílico em um de seus aminoácidos para quebrar a ligação química entre nitrogênio e oxigênio nas proteínas encontradas nos alimentos.
Funções da pepsina em pH 2

A razão pela qual a pepsina funciona melhor em pH 2 é porque o grupo ácido carboxílico no aminoácido no local ativo da enzima deve estar em seu estado protonado, ou seja, ligado a um átomo de hidrogênio. Em pH baixo, o grupo ácido carboxílico é protonado, o que permite catalisar a reação química da quebra de ligações químicas. Em valores de pH superiores a 2, o ácido carboxílico torna-se desprotonado e, portanto, incapaz de participar de reações químicas. A pepsina é mais ativa em pH 2, com sua atividade diminuindo em pH mais alto e caindo completamente em pH 6,5 ou acima. Em geral, a atividade enzimática é sensível ao pH porque o grupo catalítico de uma enzima - no caso da pepsina, o grupo ácido carboxílico - será protonado ou desprotonado, e esse estado determina se pode ou não participar de uma reação química.
Pepsina inativa em pH mais alto

Após a digestão no estômago, o alimento sai do esfíncter pilórico para o duodeno do intestino delgado, onde o pH é muito maior. A pepsina se torna inativa neste ambiente porque a concentração de átomos de hidrogênio é menor. O hidrogênio no ácido carboxílico da pepsina no local ativo da enzima é então removido e a enzima se torna inativa. A reação química catalisada pela pepsina depende da presença de um ácido carboxílico protonado, portanto a atividade da enzima é altamente dependente do pH da solução em que está. O baixo pH leva a alta atividade e o alto pH dá pouca ou nenhuma atividade.