带电蛋白质颗粒在电场中泳动而达到分离的技术称为蛋白质电泳（electrophoresis）。蛋白质在高于或低于其pI的溶液中成为荷电颗粒，在电场中能向正极或负极方向移动。作为蛋白质样品支撑物的聚丙烯酰胺凝胶（polyacrylamide gel），其两端分别置于正、负电极，蛋白质即在凝胶中泳动。电泳结束后，用蛋白质显色剂显色，即可见一条条已被分离的蛋白质色带。
若在蛋白质样品和聚丙烯酰胺凝胶系统中加入带负电荷较多的十二烷基磺酸钠（SDS），所有蛋白质颗粒表面覆盖一层SDS分子，导致各种蛋白质分子间的电荷差异消失，此时蛋白质泳动速率仅与蛋白质颗粒大小有关；加之聚丙烯酰胺凝胶具有分子筛效应，可用这种SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS－PAGE）用于蛋白质分子量的测定。
在聚丙烯酰胺凝胶中加入系列两性电解质载体，在电场中形成一个连续而稳定的线性pH梯度，也即pH从凝胶的正极向负极依次递增，电泳时被分离蛋白质处在偏离其pI的pH位置时带有电荷而移动，至该蛋白质pI值相等的pH区域时，其净电荷为零而不再移动，这种通过蛋白质pI的差异而分离蛋白质的电泳方法称为等电聚焦电泳（isoelectric equilibrium electrophoresis，IEE）。
双向凝胶电泳（two－dimentional gel electrophoresis，2－DGE）是蛋白质组学研究的重要技术之一。双向凝胶电泳的第一向为IEE，第二向为SDS－PAGE，通过被分离蛋白质pI和分子量的差异，将复杂蛋白质混合物在二维平面上分离（图1－25）。随着技术的发展，包括20世纪80年代固相化pH梯度的完善使双向凝胶电泳的重复性被改善，80年代后期电喷雾质谱和基质辅助的激光解吸飞行时间质谱技术的发明以及近年来蛋白质双向电泳图谱的各种分析软件不断涌现，不仅使双向凝胶电泳的分辨率提高，还进一步获取被分离的单个蛋白质的若干参数甚至翻译后修饰等信息，从而加速了蛋白质组学的研究进程。
图1－25 双向电泳技术分离蛋白质
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