病的诊断中特别有用，光学显微镜则无法用来直接识别病毒。其他显微镜的使用方式也可识别传染原。由于带负电荷的细胞分子与具有正电荷的染料会互相吸引，几乎所有细胞都可被染料染色。细胞通常在显微镜下是透明的，使用染料可以增加细胞与背景的对比度。用如吉姆萨染液或结晶紫的染料对细胞作染色，可让显微镜学技术人员描述细胞大小、形状、内部和外部组成，以及与其他细胞的相互关系。细菌对不同染色程序的反应也被用在微生物的生物分类。革兰氏染色和两种，是用在细菌分类和诊断疾病的标准方法。革兰氏染色可侦测到厚壁菌门和放线菌门菌群，这些菌