人体器官组织在自然状态下不适合显微观察的，也无法看到其内部结构。观察机体各部的微细结构时，首先要经过显微标本制作技术制成薄片，但是，未加染色的任何组织切片在镜下只能辨认细胞和胞核的轮廓，看不清楚其他任何结构。
染色的目的就是将组织切片浸入染色剂内，经过一定的时间，使其与组织或细胞内的某种成分发生作用，将组织或细胞及其他异常成分染上不同深浅的颜色，对光产生不同的折射率，使其各种微细结构能显现不同颜色，这样就可以在显微镜下清楚的看到其中不同的区域组分状态。也就是在显微镜下可以显示不同细胞组织的形态及其中某些化学成份含量的变化。
1、天然染色剂
苏木素、胭脂红、地衣红和番红花。
2、合成染色剂
从煤焦油中提取的苯衍生物。
无机化合物，如硝酸银、氯化金、磺、锇酸和高锰酸钾等。
1、胞核染色剂
苏木素、胭脂红、甲苯胺蓝、美蓝和孔雀绿等。
2、胞质染色剂
伊红、淡绿、橘黄G、酸性品红和苦味酸等。
3、脂质染色剂
苏丹Ⅲ、苏丹Ⅳ、苏丹黑、硫酸尼罗蓝和油红等。
1、亚硝基类染料：发色团为亚硝基（-NO)，如萘酚缘-B。
2、硝基染料：发色团是硝基（-NO2），如苦味酸，萘酚黄-S，马汀黄。
3、偶氮类染料：发色团为偶氮基（-N=N-）。这一类染色剂很多，常用的有偶氮红，刚果红，偶氮焰红，丽春红，俾士麦棕，橙黄-G，苏丹I-Ⅳ，苏丹黑-B，油红-O等。
4、醌亚胺类染料：这类染料分子中含有两个发色团，一个是亚胺基（-N=）及一个醌基。常用的有：中性红，美蓝，尼罗蓝、天青石蓝甲苯胺蓝，硫堇、亚甲绿、萘酚蓝、沙黄、亚甲紫、天青、焦油紫等。
5、苯甲烷染料：发色团是醌型苯环，分子结构中一个碳原子上连有两个苯基和一个醌基。常用的有碱性品红，酸性品红，苯胺兰，二甲苯蓝，依思明蓝，亮绿，碘绿，黄色浅绿-SF，孔雀绿，甲基绿，结晶紫、霍夫曼紫、乙基紫，尤胆紫（无水结晶）、甲基紫等。
6、叮类染料：发色团是醌型苯环，如派罗宁和伊红Y等。
7、蒽醌染料：此类染色剂含有色原蒽醌。发色团为醌基，如茜素和胭脂虫酸。
8、噻唑类染料：发色团为胺基，偶氮基等。
9、喹啉类染料：发色团为醌型结构喹啉环。常用的喹啉类染料为花青素（喹啉蓝）。
常用的如伊红、酸性品红、苦味酸、橘黄G、刚果红、水溶性苯胺蓝和淡绿等酸性染料常用以染细胞质等碱性成份。
常用的如苏木素、卡红、次甲基蓝、甲苯胺蓝、硫堇和美蓝等碱性染料常用以染细胞核等酸性成份。
苏木精又称苏木素，是从南美的苏木（热带豆科植物）干枝中用乙醚浸制出来的一种色素，是最常用的染料之一。苏木精不能直接染色，必须暴露在通气的地方，使他变成氧化苏木精（又叫苏木红）后才能使用，这叫做“成熟”。苏木精的“成熟”过程需时较长，配置后时间愈久，染色力愈强。被染材料必须经金属盐作媒剂作用后才有着色力。所以在配制苏木精染剂时都要用媒染剂。常用的媒染剂有硫酸铝按、钾明矾和铁明矾等。
苏木精是淡黄色到锈紫色的结晶体，易溶于酒精，微溶于水和甘油，是染细胞核的优良材料，他能把细胞中不同的结构分化出各种不同的颜色。分化时组织所染的颜色因处理的情况而异，用酸性溶液（如盐酸—酒精）分化后呈红色，水洗后仍恢复青蓝色，用碱性溶液（如氨水）分化后呈蓝色，水洗后呈蓝黑色。
洋红又叫胭脂红或卡红。一种热带产的雌性胭脂虫干燥后，磨成粉末，提取出虫红，再用明矾处理，除去其中杂质，就制成洋红。单纯的洋红不能染色，要经酸性或碱性溶液溶解后才能染色。常用的酸性溶液有冰醋酸或苦味酸，碱性溶液有氨水、硼砂等。
洋红使细胞核的优良染料，染色的标本不易褪色。用作切片或组织块染都适宜，尤其适宜于小型材料的整体染色。用洋红配成的溶液染色后能保持几年。洋红溶液出现浑浊时要过滤后再用。
人工染料又称合成染料，是从煤焦油中提取苯的衍生物（即苯胺染料或煤焦油染料），种类很多，应用极广。它的缺点是经日光照射容易褪色，苯胺蓝、亮绿、甲基绿等更易褪色。在制片中注意掌握酸碱度，并避免日光直射，也能经几年不褪色。
酸性品红是酸性染料，呈红色粉末状，能容于水，略溶于酒精（0.3%）。他是良好的细胞制染色剂，在动物制片上应用很广，在植物制片上用来染皮层、髓部等薄壁细胞和纤维素壁。他跟甲基绿同染，能显示线粒体。
组织切片在染色前先浸在带酸性的水中，可增强它的染色力。酸性品红容易跟碱起作用，所以染色过度，易在自来水中褪色。
刚果红是酸性染料，呈枣红色粉末状，能溶于水喝酒精，遇酸呈蓝色。他能作染料，也用作指示剂。他在植物制片中常作为苏木精或其他细胞染料的衬垫剂。他用来染细胞质时，能把胶制或纤维素染成红色。在动物组织制片中用来染神经轴、弹性纤维、胚胎材料等。刚果红可以跟苏木静作二重染色，也可用作类淀粉染色，由于他能溶于水和酒精，所以洗涤和脱水处理要迅速。
甲基蓝是弱酸性染料，能溶于水和酒精。甲基蓝在动植物的制片技术方面应用极广。他跟伊红合用能染神经细胞，也是细菌制片中不可缺少的染料。它的水溶液是原生动物的活体染色剂。甲基蓝极易氧化，因此用他染色后不能长久保存。
固绿是酸性染料，能溶于水（溶解度为4%）和酒精（溶解度为9%）。固绿是一种染含有浆质的纤维素细胞组织的染色剂，在染细胞和植物组织上应用极广。他和苏木精、番红并列为植物组织学上三中最常用的染料。
苏丹Ⅲ是弱酸性染料，呈红色粉末状，易溶于脂肪和酒精（溶解度为0.15%）。苏丹Ⅲ是脂肪染色剂。
伊红是酸性染料。常用的伊红Y，呈红色带蓝的小结晶或棕色粉末状，溶于水（15摄氏度是溶解度达44%）和酒精（溶于无水酒精的溶解度为2%）。伊红在动物制片中广泛应用，是很好的细胞质染料，常用作苏木精的衬染剂。
碱性品红是碱性染料，呈暗红色粉末或结晶状，能溶于水（溶解度1%）和酒精（溶解度8%）。碱性品红在生物学制片中用途很广，可用来染色胶原纤维、弹性纤维、嗜复红性颗粒和中枢神经组织的核质。在生物学制片中用来染维管束植物的木质化壁，又作为原球藻、轮藻的整体染色。在细菌学制片中，长用来鉴别结核杆菌。在 尔根氏反应中用作组织化学试剂，已核查脱氧核糖核酸。
结晶紫是碱性染料，能溶于水（溶解度9%）和酒精（溶解度8.75%）。结晶紫在细胞学、组织学和细菌学等方面应用极广，是一种优良的染色剂。他是细胞核染色常用的，用来显示染色体的中心体，并可染淀粉、纤维蛋白、神经胶质等。凡是用番红和苏木精或其他染料染细胞核不能成功时，用它能得到良好的结果。用番红和结晶紫作染色体的二重染色，染色体染成红色，纺锤丝染成紫色，所以也是一种显示细胞分裂的优良染色剂。用结晶紫染纤毛，效果也很好。用结晶紫染色的切片，缺点是不易长久保存。
龙胆紫是混合的碱性染料，主要是结晶紫和甲基紫的混合物。在必要是，龙胆紫能跟结晶紫互相替用。医药上用的紫药水，主要成分是甲基紫，需要时能代替龙胆紫和结晶紫。
中性红是弱碱性染料，呈红色粉末状，能溶于水（溶解度4%）和酒精（溶解度1.8%）。它的碱性溶液中呈现黄色，在强碱性溶液中呈蓝色，而在弱酸性溶液中呈红色，所以能用作指示剂。中性红无毒，常做活体染色的染料，用来染原生动物和显示动植物组织中活细胞的内含物等。陈久的中性红水溶液，用作显示尼尔体的常用染料。
番红是碱性染料，能溶于水和酒精。番红是细胞学和动植物组织学生常用的染料，能染细胞核、染色体和植物蛋白质，示维管束植物木质化、木栓化和角质化的组织，还能染孢子囊。
亚甲蓝或美蓝是碱性染料，呈蓝色粉末状，能溶于水（溶解度9.5%）和酒精（溶解度6%）。亚甲蓝是动物学和细胞学染色上十分重要的细胞核染料，其优点是染色不会过深。
甲基绿是碱性染料。它是绿色粉末状，能溶于水（溶解度8%）和酒精（溶解度3%）。甲基绿是最有价值的细胞和染色剂，细胞学上常用来染染色质，跟酸性品红一起可作植物木质部的染色。
除了天然染色剂和合成染色剂之外，在生物染色中还使用一些无机化合物，如氯化金、硝酸银、碘、高锰酸钾等。
染色就是染色剂和组织细胞相结合的过程。染料和被染物结合而着色的过程是相当复杂的。如染料与被染物之间的相互作用，染料与助染剂之间，染料与溶剂之间，被染物与溶剂之间，都存在一定的相互作用和影响。有关两者结合的原理，尚未完全清楚。一般基本认为染色过程是化学反应和物理现象，在染色过程中染料与被染物之间既存在物理作用，又存在化学作用，是二者合作用的结果。
染色剂又称染料，是指有色的有机化合物，能溶于水或其他介质以制成溶液或分散液，并能直接或经媒染剂作用使被染物着色，染后具有一定坚牢度及鲜艳度的物质。
成为染料的基本条件，一是具有颜色，二是要与被染组织间有亲和力。染料的颜色和它与组织间的亲和力是由染料本身的分子结构决定的，产生颜色的发色基团和与组织间产生亲和力的助色基团共同决定了染色剂的染色性质。也就是说，在染料分子中有使其产生颜色的发色团和使染料颜色加深的并与被染物质间产生亲和力的助色团共同决定了染色剂的染色性质。
染色剂分子能够显示颜色的基因，称为发色团或生色团，为含有不饱和键的基团。将发色团引入分子之后可使有机化合物选择性吸收光谱向长波长移动，即从肉眼不可见的紫外光区移向可见光区，从而使分子显色。有机分子中引入发色团有可能使有机化合物显色，但在有机分子中仅仅有发色团并不一定就显示颜色，还要看发色团被引入有机分子后，是否使有机分子形成较大的共轭体系，共轭程度越大颜色越深。有颜色的有机分子必需引入助色团，才能与被染物分子产生亲和力，使被染物着色，因此把有发色团又有助色团的有机化合物称为染料。
染色剂分子主要的发色团有偶氮基（-N=N）、硝基(-NO2)、亚硝基（-N=O）、羰基（C=O）、烯基（C=C）。含有发色团的苯环化合物（苯+发色团=色原），称为色原。如硝基是一种发色基团，当苯环中的3个氢原子被3个硝基取代后就成为三硝基苯的黄色化合物。三硝基苯不是染料，仅有一个发色基团，它不溶解于水，也不能电离，既不酸也不碱，不能与酸或碱形成盐类。如果三硝基苯分子中，用羟基再置换一个氢原子，就成为三硝基苯酚，即苦味酸，它即是一种黄色染料，有电离作用，与强碱能形成盐，这里的羟基便是助色基团。由此可知，苦味酸的颜色是由发色基团（硝基）所致，而它的染色性能则是由助色基团（羟基）形成的，如用氨基代替硝基，就形成无色化合物，不是染料。由此可见，作为染料，必须有发色基团和助色基团相互配合，缺一不可。
助色团是指能够使染料分子颜色加深，极性加大，并与被染物质分子间形成亲和力的基团。使染料分子与被染物质分子间产生亲和力是助色团最主要的作用。作为染料物质，除了有发色基团外，还需要有一种使化合物发生电离作用的助色基团。助色团能使染料分子极性增强，极易离子化。
助色团多为极性基因，如氨基（-NH2）、羧基（-COOH）、羟基（-OH）、磺酸基（-SO3H）等。助色团多为极性基因，包括由可分为-OH、-SO3H、-COOH等构成的酸性助色基，以及由-NH2、-NHCH3、-N(CH3)2等构成的碱性助色基团。这些基因引入有机分子之后不仅增强其极性而且与碱或酸成盐，易溶于水并电离成正负离子，促进染料与被染物分子间的结合。它们的存在使染料物质离子化，极性增强，促进染料与组织间发生作用，产生染色效果。我们把助色基团中具有酸性或碱性基团的染料分别称为酸性染色剂或碱性染色剂。
如伊红Y含有一个(-COOH)助色基团，在水中电离时放出氢离子，本身带负电荷。配制成伊红Y染料时，与强碱NaOH作用生成盐(-COONa)，此物质的Na+反而在溶液中呈碱性，所以不能认为酸性染料在溶液中就是酸性。
在染色过程中，染液中的色素微粒子浸入到被染组织的粒子间隙内，此时，因受分子的引力作用，色素微粒子被吸附而着色。由于各种组织有不同的吸附能力和不同的吸附程度，因此就可显出来不同的颜色来。染色的物理作用包括毛细现象，吸附作用和吸收作用。
毛细管作用又叫毛细现象。含有细微缝隙的物体与液体相接触时，液体靠表面张力沿细微缝隙上升或扩散的现象叫毛细现象。缝隙越细毛细现象越显著。内径小到足够引起毛细现象的管子叫毛细管。组织有许多的微孔，就可借助毛细管作用与染料接触，这是纯粹的物理作用。
组织有许多小孔，染色剂可以通过毛细现象，染料通过浓度和压力差渗透或扩散到组织内部。所谓染色必需是染料留贮于组织内与组织有较稳固的结合。此时染色剂与组织细胞仅仅是混合在一起，或沉淀在组织内部，但是并没有牢固的结合，故此不能称为直接染色作用，而是染色过程它的第一步。
吸附是指物质在相界面上浓度自动发生变化的过程，是一种物质从它的周围把另一种物质的分子、原子、离子集中在界面上的过程叫吸附作用。具有吸附作用的物质叫吸附剂，被吸附的物质叫吸附质或吸附物。吸附作用又分物理吸附和化学吸附。物理吸附是由于范德华力引起的，作用力弱、吸附为多分子层、无选择性。吸附热小，吸附速度快。化学吸附是由于形成化学键的结果。作用力强，是单分子层吸附、有选择性、吸附热大、吸附速度慢。在低温下进行的吸附一般都是物理吸附。化学吸附常在较高的温度下进行。
吸附作用是固体物质的特性，即较大的物体能从周围溶液（染液）中吸附一些小颗粒（化合物或离子）到自身的特性。细胞中各种蛋白质或胶体有不同的吸附面，因此能选择性地吸收不同的离子，即某种蛋白质对某种染色剂有吸附作用,而对别种染色剂无吸附作用，这就可以解释鉴别染色现象。
吸附质如果进入了吸附剂的内部并均匀地分布在其中，这种现象又称为吸收。吸收作用又称溶解学说。此时通过毛细现象渗透到组织内部，并被吸附在组织大颗粒物质的染色剂，通过组织吸收染色剂，牢固的结合。组织的着色与溶液的颜色相同。
组织和细胞内化学物质的分子内含有酸性、碱性和两性基团。在一定条件下，被染物质的分子以这些基团与染料分子的助色团发生化学结合而染色。结合方式主要有离子键，共价键和氢键。
通常可以把染料（染色剂）分为酸性染料和碱性染料两种类型。酸性染料中有染色作用的为阴离子，碱性染料中有染色作用的为阳离子。每个细胞也存在着两种物质，细胞核含的是酸性物质，细胞浆含的是碱性物质。当碱性染色剂溶液中的有色部分成为阳离子时，就能与细胞的阴离子（酸性部分）较牢固地结合，当酸性染色剂溶液中的有色部分成为阴离子时，就能与细胞内的阳离子（碱性部分）较牢固地结合。
细胞浆中的碱性物质与伊红染液中的阴离子发生作用，由于反应的部位不同，结果着色有异。例如，细胞核（尤其是核内的染色质）主要由核酸组成，是酸性的组成成分，故与碱性染色剂（如苏木精）有很强的亲和力，在染色时，细胞核中的酸性物质与苏木素染液中的阳离子发生作用而着色。细胞质含碱性物质，故与酸性染色剂（伊红）有很强的亲和力，在染色时，细胞质中的碱性物质酸与苏木素染液中的阴离子发生作用而着色。
一般来说，染色的学说还有许多，但说服力强的仅有上述两种。但不管怎么样解释，实际上完成的每一种染色，都与上述两种学说分不开，它们的作用是相辅相成，同时存在的。
细胞核的主要化学成分是核酸和蛋白质。蛋白质分子中的氨基酸残基含有酸性基团或碱性基团，它可以与染料分子以离子键，氢键或配价键结合。蛋白质的两性电离受环境的pH值影响。核酸包括DNA和RNA。核酸是由单核苷酸连接成的大分子。在DNA双螺旋结构中，两条核酸链上的磷酸基向外，并电离为负离子使DNA双螺旋的外侧带负电荷。因此容易和带正电荷的碱性染料以及媒染染料以离子键或氢键相结合。染色体的主要成分为呈酸性的DNA和RNA，在染色体环境（pH为7.5-7.8），呈酸式电离，带负电，易被电离后带正电荷的碱性染料染色。核质的主要成分为碱性蛋白质，电离后带正电荷，易被负电荷的酸性染料染色。而核仁具有酸碱两性的性质。
胞浆的主要化学成分是蛋白质，其次是RNA和脂蛋白质等，多为两性化合物。胞浆的等电点大约在pH4.7-5.0。胞浆的染色与pH值密切相关。当pH值在3.6-4.7之间，恰好胞核带负电荷为碱性染料染色，胞浆带正电荷为酸性染料染色，使胞核和胞浆区分开来。
细胞膜的主要成分为类脂和蛋白质，形成流动镶嵌脂质双层结构。膜的外表面分布有糖脂、磷脂和蛋白质，带负电荷，易被碱性染料染色。
二甲苯Ⅰ10min（37℃）→二甲苯Ⅱ10min（37℃）→无水乙醇 2min→无水乙醇 2min→95％乙醇 2min→85％乙醇 2min→75％乙醇 2min→流水冲洗。
对于用升汞固定或含有升汞混合固定液的切片，切片脱腊后需脱汞（浸入5%碘酒精10min），脱碘（5%硫代硫酸钠）→流水洗→染色。
1、浓氨水1ml，75%乙醇200ml。切片脱蜡后置溶液中30min或较久→流水洗→染色。
2、1%氢氧化钾1ml，80%乙醇100ml。切片脱蜡后置溶液中10min→流水洗5min→80%乙醇5min→蒸馏水洗→染色。
组织用含铬的Zenker氏液等固定的，有铬沉淀物。除铬沉着物可应用盐酸乙醇溶液，或用5%碘酒和5%硫代硫酸钠水溶液处理。
（一）切片脱蜡应彻底。
（二）常规染色、特殊染色等，组织要进行固定处理，做酶反应的组织固定更应严格。凡用含升汞固定液固定的组织，切片脱蜡后，应经脱汞处理，同时要慎防切片脱落。
（三）各种染料试剂一般选用化学纯。各种染料启用新品时应先试染。配成的染液、试液应盛于有色试剂瓶内，瓶签应写明名称、含量、配制年月日，顺序保存于避光橱中，必要者放冰箱内。凡须临用时配制者，配量应适当。
（四）染色各步骤所需的时间，常受温度、切片厚度等影响，可根据镜下观察所见酌情予以调整。
（五）染色过程中，勿使切片干燥。染色完毕后用显微镜检查染色结果是否符合要求，并核对标本种类、号码、数量是否无误。
进行性染色又称渐进性染色，将组织成分着色自浅至深，当达到所需要的强度时，终止染色。一般所采用的染液溶度较低，染色过程中应该不时在镜下观察进行控制，这样才能得到染色强度适中的效果。此种方法无需“分化”，例如，卡红染色。
退行性染色又称退性染色，先将组织浓染过度，使其超过所需的程度，然后再用某些溶液脱去多余的染色剂，以达到适当的深度，并使不应着色的组织、细胞的某些成分脱去色度，这个步骤称为“分化”。而最终使应该着色部分达到适宜程度。如常规HE染色中的苏木素染核与盐酸水分化过程就是退行性染色。
凡能和组织及染料结合，生成色淀，并促进染色的金属离子盐类或金属原子的含氧酸等称为媒染剂。媒染剂既能和染料结合，又能和组织结合，在组织与染料之间起到一个媒介的作用。常用的媒染剂多为过渡金属元素，一至三价的可溶性盐类或氢氧化物，如铝盐、铁盐、明矾及金属含氧酸等。染剂在染色中起着架桥作用，既能与染料结合又能与组织相结合，达到了促进染色的效果。
有些染料直接对组织染色时，由于染料与组织间的作用力很弱，有时甚至无作用，因此组织着色很浅，甚至不着色。我们必须将这类染料先与媒染剂（如金属离子）结合，生成色淀再对组织进行染色。凡是能与媒染剂（如金属离子）结合生成色淀的染料称为媒染染料。常见的媒染染料多半是天然染料，如苏木精，卡红等。人工合成的煤焦油染料一般不需媒染剂，但有时媒染剂可加强其染色效果，提高染色的坚牢度。
促染剂是指只增强染料的染色能力，但不参与染色反应的一类物质。如美蓝染液中的氢氧化钾，伊红染液中的冰醋酸、洋红染液中的硼砂、硫堇染液中的石炭酸，金属浸润法中常用的巴比妥及佛罗那等。促染剂的作用是增强染料的染色能力，它与媒染剂的区别在于它不参加染色反应。
退行性染色中，附在组织细胞上多余的染色剂需用某些特定的溶液把目的物以外的部分脱去，从而使目的物与周围组织形成鲜明的对比，同时使目的物本身的色泽也深浅适当。这种选择性地除去多余染色剂的过程称为“分化”，所使用的溶液即“分化剂”。有酸性分化剂 、氧化分化剂 、媒染分化剂 。
