染色就是利用染料在組織切片上給與顏色，使其與組織或細胞內的某種成分發(fā)生作用，經過透明后通過光譜吸收和折射，使其各種微細結構能顯現(xiàn)不同顏色，這樣在顯微鏡下就可顯示出組織細胞的各種成分。染色劑與組織細胞相結合而使組織細胞著色的過程與物理和化學作用兩者都有關系。
一.染色的物理現(xiàn)象
1.溶解性：
這種染色zui典型的例子就是脂肪染色，蘇丹類染色劑為脂溶性染料，它可以被脂質溶解，使脂質著色，就是利用染色劑在脂質中的溶解度大于在酒精等溶劑中的溶解度這一特性。因此，當蘇丹類的酒精溶液與組織細胞中的脂質接觸時，染色劑就從溶液中“轉移”到脂質中去，而使脂質著色。
2.吸附作用：
較大物體有從周圍介質吸附小顆粒到自身的特性。有些染色則是染色劑分子通過滲透和毛細管作用而被吸收或沉淀到組織，細胞的小孔中去而著色的。例如活性炭吸附各種分子，甚至膠質和微生物等較大的顆粒一樣。
二.染色的化學反應
酸性染料和堿性染料的染色作用常是對立的，而不是一致的。任何染料均可電離，離解出陽離子或陰離子。酸性染料中的酸性部分有染色作用的是陰離子；堿性染料中的堿性部分有染色作用的是陽離子，細胞內同時含有酸性和堿性物質，酸性物質與堿性染料中的陽離子相結合，如細胞核（含有核酸）黏液和軟骨基質呈酸性部分被鹽基性染料蘇木素所染、反之堿性物質與酸性染料的陰離子相結合，如細胞漿及其內部的某些顆粒物質被酸性染料伊紅所染。染料的顏色基不是在陽離子，就是在陰離子上，這些離子將因組織反應不同而發(fā)生化學結合，如顯示含鐵血黃素的普魯士蘭反應是zui典型的例子。但是，大量染色的化學反應并不象鐵反應那樣明確，實際情況遠為復雜。這是因為蛋白質分子是個分子量自幾萬至幾百萬的大分子，每個分子中含有很多陽離子和陰離子基因，在等電點時能形成游離的兩性離子，如：

P為蛋白質，是具有兩性的膠體物質。它呈酸性或堿性與環(huán)境的PH值有關，如溶液的PH值小于該蛋白質的等電點則此溶液對該種蛋白質即為酸性，蛋白質就帶正電，將被酸性染色劑所著色。反之，溶液的PH值大于蛋白質的等電點，則此溶液對該蛋白質來說即為堿性,蛋白質帶負電，將被帶有陽離子的染色劑所浸染 。
在日常工作中，長久固定于甲醛的組織切片，往往染色不良，尤其是核的著色欠佳。這是因為固定液甲醛氧化生成甲酸，組織亦隨之變?yōu)樗嵝?，所以不易被蘇木素所著色，補救的辦法是，先用流水沖洗組織塊，然后用堿性溶液如稀氨酒精等處理使之中和，恢復正常PH值后再進行染色。
大多數(shù)染色的原理至今仍未搞清楚。有些可能是物理的，有些可能是化學的，有些則可能兩種機制都起作用，正因為人們對染色的原理還沒有*掌握，所以目前還不能很好地運用原理來控制它。在相當程度上要憑借工作經驗。因此“染色”成為技術性很強的一項工作。在進行每一種染色方法時，必須注意不斷地有意識地去積累經驗，從成功與失敗中去真正掌握該染色技術。
三．進行性染色和退行性染色
組織成分著色由淺至深，當達到所需要的強度時，終止染色。這種方法稱為進行性染色。一般所采用的染液濃度較低，染色過程中應該不時在鏡下觀察以進行控制，這樣才能得到染色強度適中的效果。此種方法無需“分化”，例如，卡紅染色。
退行性染色，則是先把組織濃度過度，超過所需的程度，然后再用某些溶液脫去多余的染色劑，以達到適當?shù)纳疃?，并使不應著色的組織細胞脫色，這個步驟稱為“分化”。在分化中進行鏡下觀察，當然也是*的。H.E染色中用蘇木素染核就是退行性染色。
四．直接染色，間接染色和媒染劑
有些染色無需第三種物質參加，染色劑和組織即可直接結合著色，是為直接染色。直接染色zui后達到的深度與染液的濃度和組織細胞對染色劑的親和力相關。還有一些染色，單獨燃料本身的水溶液或酒精溶液，幾乎不能與組織細胞結合或結合的能力很弱，必須有第三種成分——媒染劑參與，才能使染色劑與組織細胞有效地結合起來，這種染色方法稱為間接染色。
媒染劑通常是雙價或三價金屬如鋁，鐵的硫酸鹽或氧化物。媒染劑有的加在染液中，媒染作用在染色的同時進行（如Ehrlich氏蘇木素染色）；有的則用于染色前，媒染劑單獨配成溶液，固定液本身就起著媒染的作用（如Wallory氏磷鎢酸蘇木素染色用Zenker或 Helly氏固定）；有時則用于染色后。媒染劑在染色中起著架橋作用，既能與染料結合又能與組織相結合，達到了促進染色的效果。例如蘇木素就需要明礬作媒染劑，才能使組織著色。媒染劑往往在一些間接染色反應中幾乎是*的。
五．促染劑
用以加強染料和組織細胞結合能力的物質稱為促染劑。如染胞漿時伊紅液中滴加的冰醋酸，有加強其染色作用，增加了有色酸對蛋白質堿基的結合力。促染劑與媒染劑不同，有時為了加快染色過程，可在染液中加入接觸劑促進染料與組織細胞著色，但其本身并不參與染色反應。
促染劑有如化學反應中的催化劑，少量存在就有明顯的促染作用。它們的作用機制也許是降低表面張力或是改變了染液的PH值.
六．分化劑
在退行性染色中，附在組織細胞上多余的染色劑需用某些特定的溶液把目的物以外的部分脫去，從而使目的物與周圍組織形成鮮明的對比，同時使目的物本身的色澤也深淺適當。這種選擇性地除去多余染色劑的過程稱為“分化”，所使用的溶液即是“分化劑”。
分化劑大致可歸納為三大類：
（一）酸性分化劑：如冰醋酸和鹽酸。它們能與媒染劑（金屬）相結合形成可溶性鹽類，從而打開了媒染劑和組織細胞的結合，使組織細胞脫色，另外，它能分解和防止形成染料的沉淀色素。如Ehrlich氏蘇木素液當酸性時，溶液為褐紅色，正是由于色素根來與鋁化合成蘭色的“沉淀色素”，之故，一旦將切片投入堿性溶液，則組織立刻呈現(xiàn)藍色，說明沉淀色素已經形成，但若以1%鹽酸酒精分化，則又恢復了紅色，此即表示沉淀色素又被溶解。
（二）氧化分化劑：其作用實際上是種簡單的漂白，如苦味酸，鉻酸，重鉻酸鉀，高鐵氰化鉀和過錳酸鉀等，這些都是一些氧化劑，可將組織上所有的染色劑無選擇地氧化而呈無色，猶如漂白作用。但由于這種氧化作用的速度較慢，首先脫去的必是染色較淺的，染色較深的組織細胞還可保留部分染色劑，這樣就達到了分化的效果。
（三）媒染分化劑：媒染劑能促使組織細胞和染色劑相結合。如果將已染色的切片再放到媒染劑的溶液中，則可使已經和組織相結合的染色劑脫去，這是媒染劑的另一種功能。從這個角度看，又可稱之為“媒染分化劑”。它對組織既能使染料附著，又能脫去染料，二者初看似乎矛盾，其實不然，這是因為染色劑和媒染劑的比例關系不同，當溶液中媒染劑的量超過了染色劑的量時，占有壓倒優(yōu)勢的媒染劑就把已經和組織細胞相結合的染色劑奪取過來，使組織細胞脫色，即為分化現(xiàn)象。當然，含染料較少的組織必然先被脫色，而著色較濃的組織隨著分化時間的控制，即可保留必要的顏色，從而達到分化的目的。
既然分化劑有脫色的作用，因此分化劑本身也是脫色劑。一張褪色的切片，需要再染時，*步就是用脫色劑加以處理。在常規(guī)染色中，分化劑必須嚴格掌握，再根據經驗進行鏡下觀察，控制染色效果。
七.變色反應和正色反應
大多數(shù)染料可將組織染成同一顏色的不同深度；例如：酸性品紅總是將組織染成不同色調的紅色。淡綠染成不同色調的綠色。這些染色反應zui后目的所呈現(xiàn)的顏色和染色劑的顏色相同，稱為正色反應。然而有些組織成份可被煤焦類，某些堿性染料染成與染料不同的另一種顏色；如黏液用甲苯胺藍可染成紅色，而其余組織則染成不同色調的藍色。此種染色反應zui后目的物所呈現(xiàn)的顏色和染色劑當初的顏色不同，則稱為變色反應。也叫做異染現(xiàn)象。這種組織稱為顯示異染性，這種染料叫做異染染料。顯示異染現(xiàn)象的主要組織成分有黏液，軟骨和肥大細胞顆粒