På overfladen af proteiner er der aminosyrerester, der interagerer med vand. Aminosyrerne betegnes som hydrofile aminosyrer og omfatter arginin, lysin, asparaginsyre og glutaminsyre. Ved pH 7 bærer sidekæderne af disse aminosyrer ladninger – positive for arginin og lysin, negative
for asparaginsyre og glutaminsyre. Efterhånden som pH-værdien stiger, begynder lysin og arginin at miste deres positive ladning, og ved pH-værdier på over ca. 12 er de hovedsageligt neutrale. Når pH-værdien falder, begynder asparaginsyre og glutaminsyre derimod at miste deres negative ladninger, og ved pH-værdier på under 4 er de hovedsagelig neutrale.
Overfladen af et protein har en nettoladning, der afhænger af antallet og identiteterne af de ladede aminosyrer og af pH. Ved en bestemt pH-værdi vil de positive og negative ladninger balancere, og nettoladningen vil være nul. Denne pH-værdi kaldes det isoelektriske punkt, og for de fleste proteiner forekommer den i pH-området 5,5 til 8. Et protein har sin laveste opløselighed ved sit isoelektriske punkt. Hvis der er en ladning på proteinets overflade, foretrækker proteinet at interagere med vand frem for med andre proteinmolekyler. Denne ladning gør det mere opløseligt. Uden en nettoladning er der større sandsynlighed for protein-protein-interaktioner og udfældning.
Proteiners opløselighed i blod kræver en pH-værdi i intervallet 7,35 til 7,45. Blodets bicarbonat-kulsyre-buffersystem (HCO 3 – + H + ↔ H 2 CO 3 ), hvor bicarbonatet er i overskud i forhold til kulsyren, bidrager til at opretholde den korrekte pH-værdi. Udånding af kuldioxid fra lungerne får nogle af bikarbonat-ionerne i blodet til at kombinere sig med protoner, og dette vil hæve pH-værdien. Da der imidlertid er et overskud af bikarbonat-ioner og protoner, påvirker tabet af et lille antal protoner ikke pH-værdien væsentligt.
Proteinerne i proteinblandinger kan adskilles ved hjælp af en teknik, der er kendt som isoelektrisk fokusering. En blanding anbringes i en polyacrylamidgel, der har en pH-gradient. En anode (positiv elektrode) og en katode (negativ elektrode) placeres i henholdsvis den lave og den høje ende af pH-gradienten. Hvis et protein befinder sig i det høje pH-område, vil det være negativt ladet og bevæge sig mod anoden. Efterhånden som proteinet bevæger sig til et lavere pH-område, vil dets overfladeladning blive mindre negativ, og der vil blive nået et pH-område, hvor proteinets nettoladning er nul (det isoelektriske punkt). Proteinet vil stoppe med at bevæge sig, og da forskellige proteiner har forskellige isoelektriske punkter, kan der opnås separation.