Embora micróbios ou células animais possam ser visíveis ao microscópio, as partes individuais da minúscula célula podem ser difíceis de diferenciar, pois as cores sob o microscópio podem parecer semelhantes, ou a célula parece transparente. Os analistas de laboratório especializados em análise microscópica de células usam métodos de coloração para conferir cores às células, de modo que possam ver as partes com clareza. A coloração diferencial refere-se ao tipo de coloração que permite ao analista distinguir diferentes tipos de células; é um termo geral que abrange uma variedade de procedimentos de coloração.
Quando um animal é dividido em células, as células podem variar em aparência e função. Espécies geralmente diferentes têm conjuntos de células que aparecem individualmente ao microscópio. Um exemplo comum da diferença entre espécies e grupos é a maneira como a maioria das bactérias pode ser dividida em dois grupos com base em sua reação a um tipo específico de coloração chamada coloração de Gram. Hans Christian Gram foi um microbiologista dinamarquês que inventou a mancha em 1844, que ainda é usada como um primeiro passo útil de identificação bacteriana em laboratório.
Na coloração diferencial, uma amostra de uma população bacteriana é tratada com conjuntos de corantes em um processo que envolve etapas como aquecimento e lavagem das amostras, para que o corante entre em todas as células. As várias etapas usam corantes como violeta cristal e fucsina, junto com outras substâncias como álcool e iodo para ajudar a fixar a cor. As células que aparecem em rosa são identificadas como Gram negativas, enquanto as células de cor azul no final do processo são Gram positivas. Essa diferença de cor ajuda o microbiologista a identificar o tipo de parede celular da espécie, o que ajuda a restringir a possível lista de espécies às quais uma amostra desconhecida pertence. Além de indicar o tipo de Gram, o processo de coloração diferencial torna as formas e arranjos das células mais evidentes, o que também auxilia na identificação.
As células animais também podem ser classificadas sob o microscópio com coloração diferencial. Por exemplo, as células que circulam no sangue reagem de maneira diferente a certas manchas. Um exemplo é a mancha de Wright, que incorpora corantes como eosina e azul de metileno, e que pode dizer a um analista de laboratório quais tipos de células sanguíneas estão presentes em uma amostra e em que concentração. Por exemplo, uma célula eosinófila tende a assumir uma grande quantidade de coloração de eosina em comparação com outras células sanguíneas. Os analistas geralmente usam a coloração da mancha identificada por meio da coloração diferencial junto com outras características da célula, como tamanho, formato e estruturas internas para descobrir quais células estão em uma amostra.