显微镜是观察细菌形态的必备仪器。分为光学显微镜和电子显微镜。光学显微镜有普通光学显微镜、暗视野显微镜、相差显微镜、荧光显微镜等。
1.不染色可以观察细菌的动力及运动等活体状况，由于细菌的折光性不强，不能清楚的看到细菌的形态特征和结构。
标本的制作悬滴法、压滴法和毛细管法，后者主要用于厌氧菌的动力观察。用普通光学显微镜、暗视野显微镜或位相差显微镜观察。
2.染色标本的形态检查
细菌的染色可能是由于毛细管现象和染料的渗透作用、染料的溶解和吸收作用使染料进入细胞内，或由于电荷的吸附和结合使细菌着色。也可能与细菌细胞内的化学成分有关。此外细菌的染色性与细菌细胞膜的通透性、细胞结构的完整性，以及培养基的种类、菌龄，染色液的离子强度、pH，染色温度等密切相关。
医学检验中常用的染料：
酸性染料 细菌一般情况下都带负电荷，故酸性染料一般不着色。如刚果红、伊红等。
碱性染料 细菌一般情况下都带负电荷，因此能与细菌结合，细菌学检查中常用此类染料。如美蓝、结晶紫和碱性复红等。
复合染料 如姬姆萨染料，是碱性和酸性染料的复合物。
单纯染料 如苏丹类染料，溶于脂肪溶剂中，不溶于水，化学亲和力低。
3.染色方法
应先制作细菌涂片。方法有单染色法和复合染色法。
（1）革兰染色法 染液由革兰结晶紫染液、革兰碘液、95%酒精和稀释石炭酸复红（沙黄）组成。革兰阳性菌为紫色，革兰阴性菌呈红色。
影响因素：涂片过厚将使脱色不完全，酒精脱色时间过长将导致过度脱色；染液储存过久由于蒸发而影响浓度，特别是碘液久存或见光而形成碘酸，失去媒染作用；95%酒精如果密封不佳易挥发，失去脱色作用；细菌形态学检查以对数生长期的细菌形态最为典型，菌龄过长易致阴性。
（2）抗酸染色法 染液由石炭酸复红、3%盐酸酒精和美蓝组成。抗酸菌呈红色，非抗酸菌和细胞呈蓝色。
本法主要用于结核分枝杆菌和麻风分枝杆菌的检查，每张载玻片上只能涂1份标本，最好使用新玻片，否则必须彻底清洗干净。染色使不得使用染色缸，吸水纸1片1张不得重复使用。脱色时间不得过短。为了防止实验室感染可将标本先进行高压蒸气灭菌，然后进行抗酸染色。
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