Aan de oppervlakte van eiwitten bevinden zich aminozuurresiduen die een wisselwerking met water aangaan. Deze aminozuren worden hydrofiele aminozuren genoemd en omvatten arginine, lysine, asparaginezuur en glutaminezuur. Bij pH 7 hebben de zijketens van deze aminozuren ladingen – positief voor arginine en lysine, negatief
voor asparaginezuur en glutaminezuur. Naarmate de pH stijgt, beginnen lysine en arginine hun positieve lading te verliezen, en bij pH’s van meer dan ongeveer 12 zijn zij hoofdzakelijk neutraal. Daarentegen, als de pH daalt, beginnen asparaginezuur en glutaminezuur hun negatieve ladingen te verliezen, en bij pH’s van minder dan 4 zijn zij hoofdzakelijk neutraal.
Het oppervlak van een proteïne heeft een netto lading die afhangt van het aantal en de identiteit van de geladen aminozuren, en van de pH. Bij een specifieke pH zullen de positieve en negatieve ladingen in evenwicht zijn en zal de netto lading nul zijn. Deze pH wordt het iso-elektrisch punt genoemd, en voor de meeste proteïnen ligt dit tussen 5,5 en 8. Een eiwit heeft zijn laagste oplosbaarheid bij zijn iso-elektrisch punt. Als het eiwitoppervlak geladen is, interageert het eiwit liever met water dan met andere eiwitmoleculen. Deze lading maakt het eiwit beter oplosbaar. Zonder een netto lading zijn eiwit-eiwit interacties en neerslag waarschijnlijker.
De oplosbaarheid van eiwitten in bloed vereist een pH tussen 7,35 en 7,45. Het bicarbonaat-carbonzuur-buffersysteem van het bloed (HCO 3 – + H + ↔ H 2 CO 3 ), waarbij het bicarbonaat groter is dan het koolzuur, helpt de juiste pH te handhaven. Bij het uitademen van kooldioxide uit de longen gaat een deel van de bicarbonaationen in het bloed een verbinding aan met protonen, en dit zou de pH verhogen. Omdat er echter een overmaat aan bicarbonaationen en protonen is, heeft het verlies van een klein aantal protonen geen significante invloed op de pH.
De eiwitten van eiwitmengsels kunnen worden gescheiden met behulp van een techniek die bekend staat als iso-electric focusing. Een mengsel wordt in een polyacrylamidegel gelegd die een pH-gradiënt heeft. Een anode (positieve elektrode) en een kathode (negatieve elektrode) worden respectievelijk aan de lage en hoge uiteinden van de pH-gradiënt geplaatst. Als een eiwit zich in het hoge pH-gebied bevindt, zal het negatief geladen zijn en naar de anode toe bewegen. Naarmate het eiwit zich naar een lager pH-gebied beweegt, zal zijn oppervlaktelading minder negatief worden, en zal een pH-gebied worden bereikt waarbij de netto lading van het eiwit nul is (het isoëlektrische punt). Het eiwit zal ophouden bewegend en, omdat de verschillende proteïnen verschillende isoelectric punten hebben, kan de scheiding worden bereikt.