Ambos son medios de los que nos servimos para determinar la causa de una infección. El procedimiento que se utiliza suele iniciarse con la toma de muestras de los tejidos, exudados, líquidos corporales, etc. del paciente. A continuación, estas muestras se estudian en el laboratorio de microbiología. El microscopio nos permite observar los microorganismos (los presentes en esas mismas muestras), tales como hongos o bacterias. El cultivo sirve para lograr una proliferación de esos microorganismos y de ese modo poder estudiarlos mejor.

Estos procedimientos nos pueden mostrar microorganismos que causan enfermedades y que se denominan "patógenos". Pertenecen a diferentes clases:

En condiciones normales, la piel de nuestro organismo está colonizada por diferentes especies de microorganismos. Entre ellos, y de modo destacado, se encuentran distintos tipos de bacterias.

Asimismo, las membranas mucosas (boca, faringe, fosas nasales, mucosa genital, etc.) y el tubo digestivo (especialmente en su parte final, que es el intestino grueso), también son lugares en los que viven una gran variedad de especies de bacterias.

Muchas de estas bacterias son inofensivas y normalmente incapaces de causar una infección. Incluso son beneficiosas porque impiden la proliferación de otras especies patógenas o porque producen sustancias (vitaminas, por ejemplo) que precisa nuestro organismo.

Otras bacterias son capaces de causar infecciones sólo en determinadas circunstancias: cuando proliferan demasiado, o bien en personas con problemas en sus mecanismos de defensa (como sucede en las enfermedades del sistema inmunitario o al estar tomando determinados medicamentos).

Finalmente, hay bacterias que son capaces de causar daño aun en circunstancias normales.

Cuando el médico piensa que un paciente puede estar infectado por una bacteria, tomará una muestra del lugar de la infección; por ejemplo un exudado (secreción) de la conjuntiva del ojo, en caso de conjuntivitis; o bien una muestra de orina si hay una infección urinaria; o de líquido cefalorraquídeo si se trata de una meningitis.

Las muestras pueden proceder de prácticamente cualquier lugar del organismo, y dependiendo de cuál sea éste, su obtención será más sencilla (heces u orina, por ejemplo) o más complicada y molesta (por ejemplo, el líquido de la articulación en caso de artritis).

La muestra se envía al laboratorio de microbiología, para su estudio, y hasta que sea procesada, se procurará que se altere lo menos posible. Por ello ha de transportarse y de mantenerse en condiciones adecuadas (por ejemplo, condiciones de temperatura y de contenido de oxígeno en ella).

Una vez en el laboratorio, el procesamiento suele comenzar por la llamada "siembra". Para ello se extiende la muestra sobre una placa de plástico o vidrio (placa de Petri), que contiene un gel (agar) al que se han añadido substancias que necesitan las bacterias para crecer. A esto lo llamamos "medio de cultivo". A veces se añaden otras clases de sustancias; por ejemplo, para impedir el crecimiento de otras bacterias que podrían contaminar el cultivo.

La siembra se puede hacer en otros tipos de medios de cultivo, como tubos de vidrio con gel, frascos con líquidos nutritivos para los microorganismos, etc.

A continuación se procede a la "incubación" del medio ya sembrado. En cada caso se hace en condiciones particulares de presión de oxígeno, temperatura, agitación, duración, etc. Muchas de las bacterias patógenas crecen bien a temperaturas cercanas a los 37ºC habituales de nuestro organismo.

Si el cultivo bacteriano tiene éxito, crecerán "colonias" de bacterias en el medio de cultivo. Estas colonias tienen características de color, forma, tamaño etc. propias de cada bacteria y esto nos ayuda a identificarlas. También se puede someter a las bacterias de las colonias a pruebas bioquímicas o de otro tipo para lograr su identificación.

Algunas bacterias son muy difíciles de cultivar, otras tardan mucho tiempo en crecer y algunas, finalmente, no se han conseguido cultivar.

Las muestras que contienen bacterias se extienden sobre una placa de vidrio que se denomina "portaobjetos", se deja secar y luego se fija (generalmente calentándola), para que no se desprenda y para preservar su morfología.

A continuación la muestra suele teñirse. Para ello existen muchos procedimientos, pero el más usado es la denominada "tinción de Gram". Este sistema nos permite apreciar mejor la forma de la bacteria (los cocos son esféricos, los bacilos alargados, etc.) y nos permite dividirlas en dos grandes grupos según el color que adoptan: bacterias gram positivas y gram negativas.

A veces las muestras se observan "en fresco", es decir, directamente sin fijar ni teñir. De esta forma se puede ver el movimiento característico que tienen algunas bacterias.

Algunas de las bacterias importantes que causan infección son:

Otras bacterias importantes no se tiñen bien con este método y para ellas se usan otros; por ejemplo, para las bacterias (micobacterias) que causan la tuberculosis o la sífilis (treponemas).

Ambos son solo algo mayores que las bacterias, y pueden identificarse usando el microscopio. El muguet o candidiasis oral está causado por un hongo (la cándida) de la clase de las levaduras. Las infecciones por cándidas en la boca o en los genitales pueden identificarse utilizando muestras de esos lugares.

Los protozoos pueden encontrarse en muestras de heces, en exudados corneales, exudados de genitales, en la sangre, etc. Pueden provocar diferentes enfermedades, entre ellas: infecciones de transmisión sexual (trichomonas), malaria (plasmodios), babesiosis (babesia), botón de oriente (leishmanias), disentería amebiana (amebas), infección intestinal (giardias), etc. Su estudio al microscopio, al igual que el de los hongos, se hace de modo similar al de las bacterias.

Los parásitos, como los gusanos, pueden ser frecuentemente identificados al observar sus huevos o sus formas adultas en las heces.

Otros microorganismos más pequeños como las clamidias, rickettsias, o virus son más difíciles de cultivar, por lo que en estos casos el medio de diagnóstico que se usa más frecuentemente es el estudio de anticuerpos frente a dichos microorganismos en una muestra de sangre.

La utilización del microscopio es muy importante en el estudio de la estructura de los tejidos y de las células con características anormales. Por ejemplo, es posible diagnosticar cáncer, puesto que las células cancerosas tienen frecuentemente formas anómalas, y se disponen según patrones irregulares.

Cuando un patólogo recibe una muestra de tejido, que se obtiene generalmente por medio de una biopsia, procederá a dividir la muestra y la introducirá a continuación en formalina u otro producto químico fijador. El tejido fijado se incluye luego en parafina y posteriormente se corta en láminas muy finas, que se pueden teñir y observar al microscopio (después de eliminar la parafina).

Si se piensa que puede haber determinados tipos de células, la muestra puede teñirse por métodos específicos para cada tipo.

La obtención de un resultado por este método puede requerir a veces más de una semana. En caso de urgencia (por ejemplo, un paciente que está siendo operado, y el resultado del estudio del tejido es crucial para decidir como continuará la intervención), puede obtenerse un resultado en aproximadamente media hora, usando un método que consiste en congelar el tejido antes de cortarlo en láminas.