Sebagian besar protein dicernakan menjadi asam amino, selebihnya menjadi tripeptida dan dipeptida.
Lambung
Pencernaan atau hidrolisis protein dimulai di dalam lambung. Asam klorida lambung membuka gulungan protein (proses denaturasi), sehingga enzim pencernaan dapat memecah ikatan peptida. Asam klorida mengubah enzim pepsinogen tidak aktif yang dikeluarkan oleh mukosa lambung menjadi bentuk aktif pepsin.
Karena makanan hanya sebentar tinggal di dalam lambung, pencernaan protein hanya terjadi hingga dibentuknya campuran polipeptida, proteose dan pepton.
Usus halus
Pencernaan protein dilanjutkan di dalam usus halus oleh campuran enzim protease. Pankreas mengeluarkan cairan yang bersifat sedikit basa dan mengandung berbagai prekursor protease, seperti tripsinogen, kimotripsinogen, prokarboksipeptidase, dan proelastase.
Enzim-enzim ini menghidrolisis ikatan peptida tertentu. Sentuhan kimus terhadap mukosa usus halus merangsang dikeluarkannya enzim enterokinase yang mengubah jaringan tripsinogen tidak aktif yang berasal dari pankreas menjadi tripsin aktif. Perubahan ini juga dilakukan oleh tripsin sendiri secara oto-katalitik.
Di samping itu tripsin dapat mengaktifkan enzim-enzim proteolitik lain berasal dari pankreas. Kimotripsinogen diubah menjadi beberapa jenis kimotripsin aktif; prokarboksipeptidase dan proelastase diubah menjadi karboksipeptidase dan elastase aktif.
Enzim-enzim pankreas ini memecah protein dari polipeptida menjadi peptida lebih pendek, yaitu tripeptida, dipeptida, dan sebagian menjadi asam amino. Mukosa usus halus juga mengeluarkan enzim-enzim protease yang menghidrolisis iaktan peptida. Sebagian besar enzim mukosa usus halus ini bekerja di dalam sel.
Hidrolisis produk-produk lebih kecil hasil pencernaan protein dapat terjadi setelah memasuki sel-sel mukosa atau pada saat diangkut melalui dinding epitel. Mukosa usus halus mengeluarkan enzim asam amino peptidase yang memecah polipeptida menjadi asam amino bebas.
Enzim ini membutuhkan mineral Mn** atau Mg** untuk pekerjaannya. Mukosa usus halus juga mengandung enzim dipeptidase yang memecah dipeptida tertentu dan membutuhkan mineral CO** atau Mn** untuk pekerjaannya.
Enzim-enzim proteolitik yang ada dalam lambung dan usus halus pada akhirnya dapat mencernakan sebagian besar protein makanan menjadi asam amino bebas. Tripsin dan kimotripsin dapat lebih cepat dan sempurna bekerja bila didahului oleh tindakan pepsin. Tetapi, kedua jenis enzim ini tanpa didahului oleh pepsin dapat juga membebaskan asam amino dari protein.