Todas as enzimas têm uma certa faixa de pH na qual elas 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 pH baixo sendo ácido e pH alto sendo básico. O estômago humano tem um pH de 2 e enzimas que trabalham no estômago são adaptadas para funcionar nesse nível de pH.
Estômago tem pH baixo

Quando ingerimos comida e bebida, as bactérias vêm junto com elas . Nossos corpos são capazes de se proteger da infecção, matando bactérias no estômago. Em 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 de células parietais - secretam ácido clorídrico ou HCl, e esse ácido dá aos sucos gástricos seu baixo pH. O HCl não digerimos alimentos, mas mata as bactérias, ajuda a quebrar o tecido conjuntivo na carne e ativa a pepsina, a enzima digestiva do estômago.
Proteínas da Pepsina Digest

Células-chefes, que também revestem o estômago, produzir uma pró-enzima chamada pepsinogênio. Quando o pepsinogênio entra em contato com o ambiente ácido do estômago, ele 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 na proteína. Pepsina usa o grupo ácido carboxílico em um dos seus aminoácidos para quebrar a ligação química entre nitrogênio e oxigênio nas proteínas encontradas nos alimentos.
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A razão pela qual a pepsina funciona melhor em pH 2 é porque o grupo ácido carboxílico no aminoácido no sítio ativo da enzima deve estar em seu estado protonado, significando ligado a um átomo de hidrogênio. Em pH baixo, o grupo ácido carboxílico é protonado, o que permite catalisar a reação química de quebra de ligações químicas. Em valores de pH superiores a 2, o ácido carboxílico se torna 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 a pH Elevado

Após a digestão no estômago, a comida sai através do esfíncter pilórico para o duodeno do intestino delgado, onde o pH é muito maior. A pepsina torna-se inativa neste ambiente porque a concentração de átomos de hidrogênio é menor. O hidrogênio no ácido carboxílico da pepsina no sítio 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, de modo que a atividade da enzima é altamente dependente do pH da solução. O pH baixo leva a uma alta atividade e o pH alto dá pouca ou nenhuma atividade.