在細胞生物學研究中，亞細胞的分級分離是最基礎也是最關鍵的步驟。研究細胞和細胞結構成分需要分離特定的膜相系統和細胞器，包括細胞膜、高爾基體、內質網、細胞核、線粒體、溶酶體、過氧化物酶體和細胞骨架等，有時還需要分離高爾基體和內質網分泌的囊泡。
為了進一步研究細胞器的核膜，需要將已分離的細胞器進一步破碎和分離。分離細胞器和細胞膜一般是在適合被分離細胞器和細胞膜的介質里把細胞或組織破碎，使細胞中的成分釋放到介質中，稱為勻漿，有多種方法能夠達到這一目的，包括物理、生物和化學方法。根據細胞器、細胞膜的大小和密度采用落地式大容量冷凍離心機差速離心法進行粗分離，再采用等密度區帶離心法或速率區帶離心法進行純化。由于分離細胞器和細胞膜具有明顯的密度差異，在分離過程中主要采用階梯梯度法和一步屏障法分離，特殊情況下采用連續梯度法分離。