Obwohl Mikroben oder tierische Zellen unter dem Mikroskop sichtbar sein können, sind die einzelnen Teile der winzigen Zelle möglicherweise schwer zu unterscheiden, da die Farben unter dem Mikroskop gleich erscheinen können oder die Zelle durchsichtig erscheint. Laboranalytiker, die sich auf die mikroskopische Analyse von Zellen spezialisiert haben, verwenden Färbemethoden, um den Zellen Farben zu verleihen, damit sie die Teile klar sehen können. Differentielle Färbung bezieht sich auf die Art der Färbung, die es dem Analytiker ermöglicht, verschiedene Zelltypen zu unterscheiden; es ist ein allgemeiner Begriff, der eine Vielzahl von Färbeverfahren umfasst.
Wenn ein Tier in seine Zellen zerlegt wird, können die Zellen in Aussehen und Funktion variieren. Im Allgemeinen haben verschiedene Arten Gruppen von Zellen, die unter dem Mikroskop individuell erscheinen. Ein häufiges Beispiel für den Unterschied zwischen Spezies und Gruppen ist die Art und Weise, wie die meisten Bakterien aufgrund ihrer Reaktion auf eine bestimmte Art von Flecken, die Gram-Färbung, in zwei Gruppen unterteilt werden können. Hans Christian Gram war ein dänischer Mikrobiologe, der 1844 erstmals den Farbstoff erfand, der immer noch als nützlicher erster Schritt zur Identifizierung von Bakterien in einer Laborumgebung verwendet wird.
Bei der Differentialfärbung wird eine Probe einer Bakterienpopulation in einem Prozess, der Schritte wie Erhitzen und Waschen der Proben umfasst, mit Farbstoffsätzen behandelt, damit der Farbstoff in alle Zellen gelangt. In den verschiedenen Schritten werden Farbstoffe wie Kristallviolett und Fuchsin sowie andere Substanzen wie Alkohol und Jod verwendet, um die Farbe zu fixieren. Zellen, die rosa erscheinen, werden als Gram-negativ identifiziert, während blau gefärbte Zellen am Ende des Prozesses Gram-positiv sind. Dieser Farbunterschied hilft dem Mikrobiologen, festzustellen, welche Art von Zellwand die Art hat, was hilft, die mögliche Liste der Arten einzugrenzen, zu denen eine unbekannte Probe gehört. Das differenzielle Färbeverfahren zeigt nicht nur den Gram-Typ an, sondern macht auch die Formen und Anordnungen der Zellen deutlicher, was auch bei der Identifizierung hilft.
Tierische Zellen können auch unter dem Mikroskop mit Differentialfärbung sortiert werden. Beispielsweise reagieren Zellen, die im Blut zirkulieren, unterschiedlich auf bestimmte Flecken. Ein Beispiel ist die Wright-Färbung, die Farbstoffe wie Eosin und Methylenblau enthält und die einem Laboranalytiker sagen kann, welche Arten von Blutkörperchen in einer Probe vorhanden sind und in welcher Konzentration. Zum Beispiel neigt eine eosinophile Zelle dazu, im Vergleich zu anderen Blutzellen viel Eosinfärbung aufzunehmen. Analytiker verwenden im Allgemeinen die durch Differentialfärbung identifizierte Färbung zusammen mit anderen Zellmerkmalen wie Größe, Form und inneren Strukturen, um herauszufinden, welche Zellen sich in einer Probe befinden.