Los aminoácidos presentan características que se de ben fundamentalmente a su naturaleza iónica anfotérica ácido-base. La palabra anfótero proviene del griego amphi que significa ambos, por lo que estos compuestos también se les conoce como anfolitos, que es una locución abreviada de electrolitos anfóteros.
Su estructura iónica se ha establecido con muchos análisis y observaciones; sus puntos de descomposición o de fusión relativamente elevados (>200°C) o por su solubilidad en agua, propiedades típicas de sustancias estabilizadas por fuerzas de atracción entre grupos de carga opuesta (como ocurre con los cristales de las sales de NaCl), constantes dieléctricas elevadas, grandes momentos dipolares, reflejo de la presencia de funciones negativas y positivas dentro de la misma molécula.
De acuerdo a sus grupos ionizables los aminoácidos son capaces de desarrollar una carga positiva o negativa de acuerdo al pH en que se encuentren, esta situación hace que exista un estado químico conocido como punto isoeléctrico (pI) o de doble ion, en el que se cuenta con el mismo número de cargas positivas y negativas y cuya carga neta es cero. De lo cual se deriva que se tengan tres estados: forma catiónica o protonada, forma isoionica, isoeléctrica o de doble ion, y la forma aniónica o no protonada.
La ionización de los aminoácidos es similar a la de cualquier otra molécula y por lo tanto sigue la ecuación de Henderson-Hasselbalch
El punto isoeléctrico de los aminoácidos que tienen sólo dos grupos ionizables, un carboxilo y un amino, se pueden calcular a partir de sus respectivos valores de pK.
La curva de valoración de la alanina se muestra a continuación y se puede apreciar fácilmente el pI y los pK de los grupos carboxilos y amino, al igual que sus formas amónicas y catiónicas en un intervalo de pH de 1 a 13. En este caso la curva es muy sencilla debido a que se trata de un aminoácido con una estructura química muy simple, sin embargo esta cambiaría si se tratara de compuestos mas complejos.
La valoración de los péptidos y proteínas resulta aún más difícil debido al gran número de aminoácidos ionizables que contienen; además de que estos grupos pueden interaccionar con otros iones o estar enterrados en el interior de la molécula y no estar disponibles para su valoración.
Dos proteínas podrán estar integradas por aminoácidos iguales y en concentraciones semejantes, pero si el orden en que se encuentran éstos es diferente, los polímeros mostraran propiedades muy distintas.