A fehérjék felületén aminosavmaradékok találhatók, amelyek kölcsönhatásba lépnek a vízzel. Ezeket az aminosavakat hidrofil aminosavaknak nevezzük, és ide tartozik az arginin, a lizin, az aszparaginsav és a glutaminsav. pH 7-nél ezeknek az aminosavaknak az oldalláncai töltést hordoznak – az arginin és a lizin esetében pozitív, a lizin esetében negatív
az aszparaginsav és a glutaminsav esetében. A pH növekedésével a lizin és az arginin kezdi elveszíteni pozitív töltését, és körülbelül 12-nél nagyobb pH-nál már nagyrészt semlegesek. Ezzel szemben a pH csökkenésével az aszparaginsav és a glutaminsav kezdi elveszíteni negatív töltését, és 4-nél kisebb pH-nál főleg semlegesek.
A fehérje felszínének nettó töltése a töltött aminosavak számától és azonosságától, valamint a pH-tól függ. Egy adott pH-nál a pozitív és negatív töltések kiegyenlítődnek, és a nettó töltés nulla lesz. Ezt a pH-t izoelektromos pontnak nevezzük, és a legtöbb fehérje esetében ez a pH-tartomány 5,5 és 8 között van. Egy fehérje az izoelektromos pontjánál a legalacsonyabb az oldhatósága. Ha a fehérje felületén töltés van, a fehérje inkább a vízzel lép kölcsönhatásba, mint más fehérjemolekulákkal. Ez a töltés oldhatóbbá teszi a fehérjét. Nettó töltés nélkül a fehérje-fehérje kölcsönhatások és a kicsapódás valószínűbb.
A fehérjék vérben való oldhatóságához 7,35 és 7,45 közötti pH-értékre van szükség. A vér bikarbonát-szénsav pufferrendszere (HCO 3 – + H + ↔ H 2 CO 3 ), amelyben a bikarbonát többletben van a szénsavhoz képest, segít a megfelelő pH fenntartásában. A tüdőből kilélegzett szén-dioxid hatására a vérben lévő bikarbonátionok egy része protonokkal egyesül, és ez megemelné a pH-t. Mivel azonban a bikarbonátionok és a protonok feleslegben vannak, a kis számú proton elvesztése nem befolyásolja jelentősen a pH-értéket.
A fehérjekeverékek fehérjéit az úgynevezett izoelektromos fókuszálással lehet elválasztani. A keveréket olyan poliakrilamid gélbe helyezik, amely pH-gradienssel rendelkezik. Egy anódot (pozitív elektród) és egy katódot (negatív elektród) helyeznek el a pH-gradiens alacsony, illetve magas végén. Ha egy fehérje a magas pH-értékű régióban található, akkor negatív töltésű lesz, és az anód felé fog mozogni. Ahogy a fehérje az alacsonyabb pH-értékű régió felé halad, felületi töltése egyre kevésbé lesz negatív, és elérjük azt a pH-értékű régiót, ahol a fehérje nettó töltése nulla (az izoelektromos pont). A fehérje nem mozog tovább, és mivel a különböző fehérjéknek különböző izoelektromos pontjaik vannak, az elválasztás megvalósítható.