Differentiaalinen sentrifugointi on menetelmä, jota käytetään solun eri komponenttien erottamiseen massan perusteella. Solukalvo halkaistaan ensin homogenisaattorin avulla solun komponenttien vapauttamiseksi. Näin syntyvää seosta kutsutaan homogenaatiksi. Homogenaatti sentrifugoidaan, jotta saadaan pelletti, joka sisältää tiheimmät organellit. Tiiviimmät yhdisteet muodostavat pelletin pienemmillä sentrifugointinopeuksilla, kun taas vähemmän tiiviit yhdisteet jäävät todennäköisesti pelletin yläpuolella olevaan nestemäiseen supernatanttiin. Supernatanttia voidaan sentrifugoida joka kerta nopeammalla nopeudella vähemmän tiheiden organellien saamiseksi. Suorittamalla sentrifugointi vaiheittain, jolloin sentrifugointinopeutta nostetaan joka kerta, voidaan komponentit erottaa massan mukaan. Melko tiheä tuma löytyy todennäköisimmin ensimmäisen sentrifugointivaiheen jälkeen, sitten mitokondriot, sitten pienemmät organellit ja lopuksi sytoplasma, joka voi sisältää liukoisia proteiineja.
Tasapainosedimentaatiossa käytetään liuoksen gradienttia hiukkasten erottamiseen niiden yksilöllisten tiheyksien (massa/tilavuus) perusteella. Keskeistä tässä sedimentaatiotyypissä on se, että se on täysin riippumaton molekyylin muodosta. Sitä käytetään puhdistukseen differentiaalisessa sentrifugoinnissa. Valmistetaan liuos, jonka pohjalla on gradientin tihein osa. Erotettavat hiukkaset lisätään gradienttiin ja sentrifugoidaan. Kukin hiukkanen etenee, kunnes se saavuttaa ympäristön, jonka tiheys on vertailukelpoinen. Tällainen tiheysgradientti voi olla jatkuva tai se voidaan valmistaa asteittain. Esimerkiksi käytettäessä sakkaroosia tiheysgradienttien valmistukseen voidaan varovasti kelluttaa 40-prosenttista sakkaroosiliuosta 45-prosenttisen sakkaroosikerroksen päälle ja lisätä yläpuolelle vähemmän tiheitä kerroksia. Tämän jälkeen päälle kerrostetaan laimeassa puskurissa valmistettu homogenaatti, joka on sentrifugoitu lyhyesti kudoksen ja rikkoutumattomien solujen poistamiseksi. Kun sentrifugointia on jatkettu tyypillisesti tunnin ajan noin 100 000 x g:n voimakkuudella, voidaan havaita tiheyden muutoksesta johtuvia solukomponentteja sisältäviä kiekkoja, jotka sijaitsevat kerroksesta toiseen. Säätämällä kerrosten tiheydet huolellisesti solutyyppiä vastaaviksi voidaan rikastaa tiettyjä solukomponentteja.
Sedimentaatiotasapaino on varsin käyttökelpoinen, koska pellettiä ei muodostu. Pyörimisnopeus luo riittävästi voimaa, jotta proteiini poistuu roottorista, mutta se ei tiivisty pelletiksi. Tämä johtuu siitä, että proteiinin konsentraatiossa syntyy gradientti. Diffuusio reagoi vastapainona gradientin syntymiselle, ja tietyn ajan kuluttua saavutetaan täydellinen tasapaino sedimentaation ja diffuusion välillä.
Sedimentaatiotasapaino on käytännöllinen myös proteiinien välisten vuorovaikutusten tutkimisessa. Erityisesti sitä käytetään proteiinin natiivitilan tai natiivikonformaation selvittämiseen. Natiivitila kertoo tarkan rakenteen kolmessa ulottuvuudessa. Tämä tieto sisältää muun muassa sen, onko proteiini monomeeri, dimeeri, trimeeri, tetrameeri jne. Monomeeri on proteiini, joka koostuu yhdestä alayksiköstä. Dimeeri on kaksi proteiinin alayksikköä, jotka on käännetty 180 astetta. Trimeeri on kolme alayksikköä jne. Tämäntyyppisillä kokeilla voidaan myös selvittää, voivatko proteiinit muodostaa oligomeerejä (identtisiä polypeptidiketjuja, jotka muodostavat kaksi tai useampia proteiiniyksiköitä). Lisäksi sedimentaatiotasapainon avulla voidaan määrittää proteiini-proteiini- ja proteiini-ligandi-interaktioiden tasapainovakiot. Tämän Kd:n arvo on usein välillä 1nM-1mM. Tämä lasketaan mittaamalla tasapainovakio (Kd). Lopullinen käyttötapa on määrittää proteiinikompleksien väliset stoikiometriset suhteet. Esimerkki tästä on ligandi ja sen reseptori tai antigeeni-vasta-aine pari
.