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吉姆萨染色液的主要成分是碱性染料天青II (azure Ⅱ)和酸性染料伊红(eosin)。天青II是一种碱性染料(阳离子染料)，常用于染色体或核酸的染色；伊红是酸性染料(阴离子染料)，是以氧杂蒽和醌式苯环作为生色基团，以羧基(-COOH)为助色基团的染料。染色的原理是基于在酸性染料中具有染色作用的阴离子和细胞内的碱性物质相结合，而碱性染料中具有染色作用的阳离子和细胞内的酸性物质相结合。各种血细胞成分的化学性质不同，对各种染料的亲和力也不一样。在对红细胞染色时，原始红细胞、早幼红细胞胞质、核仁含较多酸性物质，被染成较浓厚的蓝色；中幼红细胞既含酸性物质，又含碱性物质，被染成红蓝色或灰红色；完全成熟的红细胞，酸性物质彻底消失后，被染成粉红色。对于白细胞细胞质染色时，则分为以下几种情况：嗜酸性粒细胞中的嗜酸性颗粒呈碱性，与伊红结合，被染成粉红色；嗜碱性粒细胞中的嗜碱性颗粒呈酸性，与天青II结合，被染成紫蓝色；中性粒细胞中的中性颗粒呈中性，与伊红和天青II均可结合，被染成淡紫色；单核细胞或淋巴细胞的细胞质含有酸性蛋白质，被染成蓝紫色或紫红色。用于染色体染色即G显带时，染色体上富含A-T碱基对的DNA与组蛋白结合紧密，胰酶处理时不易被高度抽提，因而和染料结合力较强，呈深带，而富含G-C碱基对的区域结合的蛋白质被胰酶抽提，和染料亲和力降低，呈浅带