Proteiinien pinnoilla on aminohappojäämiä, jotka ovat vuorovaikutuksessa veden kanssa. Aminohappoja kutsutaan hydrofiilisiksi aminohapoiksi, ja niihin kuuluvat arginiini, lysiini, asparagiinihappo ja glutamiinihappo. pH 7:ssä näiden aminohappojen sivuketjut kantavat varauksia – arginiinilla ja lysiinillä positiivisia, lysiinillä negatiivisia
asparagiinihapon ja glutamiinihapon osalta. pH:n noustessa lysiini ja arginiini alkavat menettää positiivista varaustaan, ja pH:n ollessa yli noin 12 ne ovat pääasiassa neutraaleja. Sitä vastoin pH:n laskiessa asparagiinihappo ja glutamiinihappo alkavat menettää negatiivista varaustaan, ja pH:ssa alle 4 ne ovat pääasiassa neutraaleja.
Proteiinin pinnalla on nettovaraus, joka riippuu varautuneiden aminohappojen lukumäärästä ja identiteetistä sekä pH:sta. Tietyssä pH:ssa positiiviset ja negatiiviset varaukset tasapainottuvat ja nettovaraus on nolla. Tätä pH-arvoa kutsutaan isoelektriseksi pisteeksi, ja useimmilla proteiineilla se on pH-alueella 5,5-8. Proteiinin liukoisuus on alhaisin sen isoelektrisessä pisteessä. Jos proteiinin pinnalla on varaus, proteiini vuorovaikuttaa mieluummin veden kuin muiden proteiinimolekyylien kanssa. Tämä varaus lisää proteiinin liukoisuutta. Ilman nettovarausta proteiinin ja proteiinin väliset vuorovaikutukset ja saostuminen ovat todennäköisempiä.
Proteiinien liukoisuus veressä edellyttää pH-arvoa välillä 7,35-7,45. Veren bikarbonaatti-hiilihappopuskurijärjestelmä (HCO 3 – + H + ↔ H 2 CO 3 ), jossa bikarbonaattia on enemmän kuin hiilihappoa, auttaa ylläpitämään oikeaa pH:ta. Hiilidioksidin uloshengittäminen keuhkoista saa osan veren bikarbonaatti-ioneista yhdistymään protoneihin, mikä nostaisi pH:ta. Koska bikarbonaatti-ioneja ja protoneja on kuitenkin liikaa, pienen protonimäärän häviäminen ei vaikuta pH:han merkittävästi.
Proteiiniseosten proteiinit voidaan erottaa toisistaan käyttämällä tekniikkaa, jota kutsutaan isoelektriseksi fokusoinniksi. Seos asetetaan polyakryyliamidigeeliin, jossa on pH-gradientti. Anodi (positiivinen elektrodi) ja katodi (negatiivinen elektrodi) sijoitetaan pH-gradientin matalaan ja korkeaan päähän. Jos proteiini sijaitsee korkean pH:n alueella, se on negatiivisesti varautunut ja liikkuu kohti anodia. Kun proteiini siirtyy matalamman pH:n alueelle, sen pintavaraus vähenee, ja saavutetaan pH-alue, jolla proteiinin nettovaraus on nolla (isoelektrinen piste). Proteiini lakkaa liikkumasta, ja koska eri proteiineilla on erilaiset isoelektriset pisteet, erotus voidaan saavuttaa.