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堿性染料的陽離子是有色離子，有色離子可以與細胞中的帶負電荷部分牢固地結合。分子結構的某些基團吸收某種波長的光，而不吸收另外波長的光，從而使人覺得好像這一物質“發出顏色”似的，因此把這些基團稱為“發色基團”。例如，苯的衍生物具有可見光區吸收帶，可作為發色基團。此外，發色基團還有硝基(一NO、偶氮基(一N=N一)、乙烯基等。

細胞核中的染色質內含有脫氧核糖核酸(DNA)屬于酸性物質，可以電離出H而使自身帶負電荷，因此它可以與堿性染料電離出的帶正電荷的助色基團通過電荷問的引力作用牢固結合而被染料染上顏色。在“植物細胞有絲分裂的觀察”實驗中，如果用鹽酸解離后不漂洗直接染色，因為鹽酸是一種強酸，而脫氧核糖核酸為一種弱酸，鹽酸的存在能夠抑制脫氧核糖核酸的電離，從而使脫氧核糖核酸不能與龍紫中帶正電荷的助色基團結合，這樣染色質就不能被染上顏色。

1856年H.W.perkin合成了世界上個合成染料紫，即屬堿性染料。堿性染料化學結構類型有二芳、三芳、偶氮型及含氮雜環化合物(如氧雜蒽、惡嗪和嗪等)。堿性染料親水基較少，所以難溶于水。溶解時先用酒精或醋酸溶解，再用水稀釋。堿性染料對溫度較為敏感，溶解稀釋和染浴溫度不宜過高。堿性染料與表面帶陰電荷的革具有親和力，故適于植鞣革的染色。