聚丙烯酰胺凝胶电泳和SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳有两种系统，即只有分离胶的连续系统和有浓缩胶与分离胶的不连续系统，不连续系统中最典型、国内外均广泛使用的是著名的Ornstein-Davis 高pH 碱性不连续系统，其浓缩胶丙烯酰胺浓度为4％，pH = 6.8，分离胶的丙烯酰胺浓度为12.5％，pH =8.8。电极缓冲液的pH = 8.3，用Tris、SDS 和甘氨酸配制。配胶的缓冲液用Tris、SDS 和HCl 配制。
样品在电泳过程中首先通过浓缩胶，在进入分离胶前由于等速电泳现象而被浓缩。这是由于在电泳缓冲液中主要存在三种阴离子，CL－、甘氨酸阴离子以及蛋白质－SDS 复合物，在浓缩胶的pH 值下，甘氨酸只有少量的电离，所以其电泳迁移率最小，而CL－的电泳迁移率最大。在电场的作用下，CL－最初的迁移速度最快，这样在CL－后面形成低离子浓度区域，即低电导区，而低电导区会产生较高的电场强度，因此CL－后面的离子在较高的电场强度作用下会加速移动。达到稳定状态后，CL－和甘氨酸之间形成稳定移动的界面。而蛋白质－SDS 复合物由于相对量较少，聚集在甘氨酸和Cl－的界面附近而被浓缩成很窄的区带(可以被浓缩三百倍)，所以在浓缩胶中CL－是快离子(前导离子)，甘氨酸是慢离子(尾随离子)。
当甘氨酸到达分离胶后，由于分离胶的pH 值(通常pH = 8.8)较大，甘氨酸离解度加大，电泳迁移速度变大超过蛋白质－SDS 复合物，甘氨酸和Cl－的界面很快超过蛋白质－SDS 复合物。这时蛋白质－SDS 复合物在分离胶中以本身的电泳迁移速度进行电泳，向正极移动。由于蛋白质－SDS 复合物在单位长度上带有相等的电荷，所以它们以相等的迁移速度从浓缩胶进入分离胶，进入分离胶后，由于聚丙烯酰胺的分子筛作用，小分子的蛋白质可以容易的通过凝胶孔径，阻力小，迁移速度快；大分子蛋白质则受到较大的阻力而被滞后，这样蛋白质在电泳过程中就会根据其各自分子量的大小而被分离。溴酚蓝指示剂是一个较小的分子，可以自由通过凝胶孔径，所以它显示着电泳的前沿位置。当指示剂到达凝胶底部时，停止电泳，从平板中取出凝胶。在适当的染色液中(如通常使用的考马斯亮蓝)染色几个小时，而后过夜脱色。脱色液去除凝胶中未与蛋白结合的背底染料，这时就可以清晰地观察到凝胶中被染色的蛋白质区带。通常凝胶制备需要1～1.5小时，电泳在25～30mA 下通常需要3小时，染色2～3小时，过夜脱色。通常使用的垂直平板电泳可以同时进行多个样品的电泳。Ornstein 和Davis 设计的高pH 碱性不连续系统，有其独特的特点。根据Henderson-Hasselbalch公式：
式中的“α”是缓冲液中各种分子的离解度。由上式可以看出：①浓缩胶的pH(6.8)小于慢离子甘氨酸的pKa(9.8)3个pH 左右，所以 α≈ 0.001，即在浓缩胶中甘氨酸只有0.1％离解，因此在电场中迁移很慢，是慢离子;②快离子Cl－由于几乎全部离解，电泳迁移率最大，不受pH 变化的影响;③分离胶的pH(8.8)小于慢离子的pKa 一个pH 左右，α≈ 0.1，所以在分离胶中甘氨酸离解加大，电泳迁移率加大，就赶到蛋白质带的前面。
此外还可以总结出该系统的特点有：电极缓冲液中共轭碱Tris 的pKa 小于分离胶的pH 约１个pH，使其缓冲能力大。电极缓冲液的pH 为8.3，相近于Tris 的pKa(8.1)，以便获得最大的缓冲能力。SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳还可以用于未知蛋白分子量的测定，在同一凝胶上对一系列已知分子量的标准蛋白及未知蛋白进行电泳，测定各个的标准蛋白的电泳距离(或迁移率)，并对各自分子量的对数(log Mr)作图，即得到标准曲线。测定未知蛋白质的电泳距离(或迁移率)，通过标准曲线就可以求出未知蛋白的分子量。
SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳经常应用于提纯过程中纯度的检测，纯化的蛋白质通常在SDS 电泳上应只有一条带，但如果蛋白质是由不同的亚基组成的，它在电泳中可能会形成分别对应于各个亚基的几条带。SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳具有较高的灵敏度，一般只需要不到微克量级的蛋白质，而且通过电泳还可以同时得到关于分子量的情况，这些信息对于了解未知蛋白及设计提纯过程都是非常重要的。
梯度凝胶电泳
梯度凝胶电泳也通常采用聚丙烯酰胺凝胶，但不是在单一浓度(孔径)的凝胶上进行，而是形成梯度凝胶。从凝胶顶部到底部丙烯酰胺的浓度呈梯度变化，如通常顶部凝胶浓度为5％，底部凝胶浓度为25％。凝胶梯度是通过梯度混合器形成的，高浓度的丙烯酰胺溶液首先加入到玻璃平板中，而后溶液浓度呈梯度下降，因此在凝胶的顶部孔径较大，而在凝胶的底部孔径较小。
梯度凝胶电泳也通常加入SDS，并有浓缩胶。电泳过程与SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳基本类似。与单一浓度的凝胶相比，梯度凝胶有几个优点：①首先，梯度凝胶比单一浓度凝胶的分离范围更宽，可以同时分离较大范围分子量的蛋白质。单一凝胶电泳对于分子量超过其分离范围的蛋白质，过大或过小，都不能分离。而梯度凝胶孔径范围比单一凝胶大，分子量较大的蛋白质可以在凝胶顶部大孔径部分得到分离，而分子量较小的蛋白质可以在凝胶底部小孔径部分得到分离，所以分子量较大和较小的蛋白质可以同时得到分离。例如用4％～30％的梯度胶可以分离分子量5万～200万的蛋白质。②另一个优点是梯度凝胶可以分辨分子量相差较小，在单一浓度凝胶中不能分辨的蛋白质。电泳过程中，蛋白质在梯度凝胶中迁移，经过的孔径越来越小，直到凝胶的孔径不能通透，这样电泳过程中蛋白质就被浓缩，集中在一个很窄的区带中。而分子量略小的蛋白质可以迁移得更靠前一些，被集中在前面的区带中。由于梯度凝胶孔径逐步变小，在蛋白质不能通透的孔径附近对蛋白有浓缩作用，所以电泳后形成很窄的区带，可以分辨出分子量相差较小的蛋白质。对于太稀的样品，在电泳过程中可以将样品分几次加样，大小不同的蛋白质分子最终都会滞留在其相应的凝胶孔径中而得到分离。③可以直接测定天然状态蛋白质的分子量而不需要解离为亚基，因此这一方法可以与SDS-PAGE 测定分子量的方法互为补充。
梯度凝胶电泳主要适用于测定球蛋白的分子量，而对纤维蛋白将产生较大的误差。由于分子量的测定必须是在未知和标准蛋白质分子到达完全被阻止迁移的孔径时才能成立，因此电泳时要使用较高的电压，例如平板凝胶为0.5mm 厚，使用600V 电压， 50mA 电流，电泳时间约需2小时。
