På proteinernas ytor finns aminosyrarester som interagerar med vatten. Aminosyrorna kallas hydrofila aminosyror och omfattar arginin, lysin, asparaginsyra och glutaminsyra. Vid pH 7 bär sidokedjorna till dessa aminosyror laddningar – positiva för arginin och lysin, negativa
för asparaginsyra och glutaminsyra. När pH-värdet ökar börjar lysin och arginin förlora sin positiva laddning, och vid pH-värden över cirka 12 är de huvudsakligen neutrala. När pH sjunker börjar däremot asparaginsyra och glutaminsyra förlora sin negativa laddning, och vid pH under 4 är de huvudsakligen neutrala.
Ett proteins yta har en nettoladdning som beror på antalet och identiteterna hos de laddade aminosyrorna och på pH. Vid ett visst pH kommer de positiva och negativa laddningarna att balansera och nettoladdningen kommer att vara noll. Detta pH kallas den isoelektriska punkten, och för de flesta proteiner inträffar den i pH-området 5,5-8. Ett protein har sin lägsta löslighet vid sin isoelektriska punkt. Om det finns en laddning på proteinytan föredrar proteinet att interagera med vatten, snarare än med andra proteinmolekyler. Denna laddning gör det mer lösligt. Utan en nettoladdning är protein-proteininteraktioner och utfällning mer sannolika.
För att proteiner ska vara lösliga i blod krävs ett pH i intervallet 7,35-7,45. Blodets bikarbonat-kolsyra-buffersystem (HCO 3 – + H + ↔ H 2 CO 3 ), där bikarbonaten är i överskott i förhållande till kolsyran, bidrar till att bibehålla rätt pH-värde. Utandning av koldioxid från lungorna gör att en del av bikarbonatjonerna i blodet kombineras med protoner, vilket skulle höja pH-värdet. Eftersom det finns ett överskott av bikarbonatjoner och protoner påverkar förlusten av ett litet antal protoner dock inte pH-värdet nämnvärt.
Proteinerna i proteinblandningar kan separeras med hjälp av en teknik som kallas isoelektrisk fokusering. En blandning placeras i en polyakrylamidgel som har en pH-gradient. En anod (positiv elektrod) och en katod (negativ elektrod) placeras vid den låga respektive höga änden av pH-gradienten. Om ett protein befinner sig i det höga pH-området är det negativt laddat och rör sig mot anoden. När proteinet rör sig till ett lägre pH-område blir dess ytladdning mindre negativ och man når ett pH-område där proteinets nettoladdning är noll (den isoelektriska punkten). Proteinet slutar då att röra sig och eftersom olika proteiner har olika isoelektriska punkter kan separation uppnås.