Differentiell centrifugering är en metod som används för att separera de olika beståndsdelarna i en cell på grundval av massa. Cellmembranet bryts först för att frigöra cellens beståndsdelar med hjälp av en homogenisator. Den resulterande blandningen kallas homogenat. Homogenatet centrifugeras för att få fram en pellet som innehåller de mest täta organellerna. De föreningar som är mest täta kommer att bilda en pellet vid lägre centrifugeringshastigheter medan de mindre täta föreningarna sannolikt kommer att stanna kvar i den flytande supernatanten ovanför pelletsen. Varje gång kan supernatanten centrifugeras vid högre hastigheter för att få fram de mindre täta organellerna. Genom att utföra centrifugeringen stegvis, där centrifugeringshastigheten ökas varje gång, kan komponenterna separeras efter massa. Den tämligen täta kärnan återfinns med största sannolikhet efter det första centrifugeringssteget, följt av mitokondrierna, därefter mindre organeller och slutligen cytoplasman, som kan innehålla lösliga proteiner.
Gjämviktssedimentering använder en gradient av en lösning för att separera partiklar baserat på deras individuella densitet (massa/volym). En central aspekt med denna typ av sedimentation är att den är helt oberoende av molekylens form. Den används för att rena den differentiella centrifugeringen. En lösning förbereds med den tyngsta delen av gradienten i botten. Partiklar som ska separeras tillsätts sedan till gradienten och centrifugeras. Varje partikel fortsätter tills den når en miljö med jämförbar densitet. En sådan densitetsgradient kan vara kontinuerlig eller förberedas stegvis. När man t.ex. använder sackaros för att förbereda densitetsgradienter kan man försiktigt låta en lösning med 40 % sackaros flyta på ett lager med 45 % sackaros och lägga till ytterligare mindre täta lager ovanför. Homogenatet, som beretts i en utspädd buffert och centrifugerats kort för att avlägsna vävnad och obrutna celler, läggs sedan ovanpå. Efter centrifugering, vanligtvis i en timme vid cirka 100 000 x g, kan man observera skivor av cellkomponenter som ligger kvar på grund av ändringen i densitet från ett lager till nästa. Genom att noggrant justera skikttätheterna för att matcha celltypen kan specifika cellkomponenter anrikas.
Sedimentationsjämvikt är ganska användbart eftersom en pellet inte bildas. Rotationshastigheten skapar tillräcklig kraft för att få proteinet att lämna rotorn, men den kondenserar det inte till en pellet. Detta beror på att det bildas en gradient i koncentrationen av proteinet. Diffusionen reagerar för att motverka skapandet av gradienten och efter en viss tid uppnås en perfekt balans mellan sedimentation och diffusion.
Sedimentationsjämvikt är också praktisk för att studera interaktioner mellan proteiner. Den används särskilt för att fastställa proteinets nativa tillstånd eller nativa konformation. Det nativa tillståndet talar om den exakta strukturen i tre dimensioner. Denna information omfattar om det är en monomer, dimer, trimer, tetramer osv. En monomer är ett protein som består av en underenhet. En dimer är två proteinunderenheter som är roterade 180 grader. En trimer är tre underenheter osv. Denna typ av experiment gör det också möjligt att avgöra om proteinerna kan bilda oligomerer (identiska polypeptidkedjor som utgör två eller flera enheter av ett protein). Dessutom används sedimentationsjämvikt för att bestämma jämviktskonstanter för protein-protein- och protein-ligandinteraktioner. Värdet på denna Kd ligger ofta mellan 1nM-1mM. Detta beräknas genom att mäta jämviktskonstanten (Kd). En sista användning av detta är att bestämma stökiometriska förhållanden mellan proteinkomplex. Ett exempel på detta är en ligand och dess receptor eller ett antigen-antikroppspar
.