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 为了提高观察效果，被观察的对象也要进行处理。开始，微生物学家在用光学显微镜观察细菌的时候，由于悬浮在液体中的细胞既微小又透明，观察起来非常困难。后来发现细胞可以用染料染色，而且不同的细胞结构对不同染料有特异的反应，甚至不同种类微生物对同种染料的着色情况也不同。最著名的例子是丹麦科学家革兰（Chriatian,Gram）在1884年发明的一项重要的观察细菌的方法。 这个方法是把细菌涂在载玻片上在酒精灯上烘干，用结晶紫染色，再用碘液处理，然后用酒精浸洗，看细胞是否能保留染料。结果发现有些细菌能保持紫色，另一些却褪色。这种现在仍然在广泛使用的革兰氏染色反应对于细菌的鉴定具有很高的价值，而且后来发现根据这个染色反应区分的革兰氏阳性细菌（能够保留染料，故细菌呈紫色）和革兰氏阴性细菌（ 不能保留染料而被番红花红染成红色）在许多生理特性上有区别，例如革兰氏阳性细菌对青霉素和磺胺类药物特别敏感。现在知道这是因为两类细菌的细胞壁有很大的差异。
用染料染色细菌的方法很多，不同的微生物可以用不同的染料，不同的细胞器官也可以采用不同的染料，例如可以用一种称之为嗜酸染色的方法识别引起麻风的分支杆菌，用印度墨汁染色细菌的荚膜，用孔雀绿染色芽孢，等等。
 
除了用各种染料染色样品以便清楚地观察微生物外，后来又发明了用各种可以发荧光的物质来染色微生物样品。例如现在可以用一种荧光染料来区分革兰氏阳性和阴性细菌。
  
 
 显微技术的发展 电镜样品制备
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