Окрашивание по Граму и дифференциальное окрашивание

Окрашивание по Граму является основополагающим дифференциальным методом окрашивания в бактериологии: последовательность обработки кристаллической фиолетовой краской, йодным протравителем, этапом обесцвечивания и дополнительным окрашиванием, которая разделяет бактерии на грамположительные (удерживающие фиолетовый краситель) и грамотрицательные (теряющие его и воспринимающие красный дополнительный краситель). Дифференциальные окрашивания в более широком смысле используют структурные свойства клеток для разделения их на визуально различимые группы.

Definition

Окрашивание по Граму — это дифференциальный метод окрашивания, который классифицирует бактерии как грамположительные или грамотрицательные в зависимости от того, удерживает ли их клеточная стенка комплекс кристаллического фиолетового-йода после обесцвечивания, что отражает различия в толщине пептидогликана и структуре клеточной оболочки.

Scope

Эта тема охватывает процедуру и основной механизм окрашивания по Граму, то, как оно отражает структуру клеточной стенки, и более широкую концепцию дифференциального окрашивания, включая кислотоустойчивое окрашивание для микобактерий и окрашивание эндоспор. В ней рассматриваются сами методы окрашивания; структура оболочки, объясняющая реакцию по Граму, рассматривается в родственной теме.

Core questions

• Каковы этапы окрашивания по Граму и что делает каждый из них?
• Почему грамположительные и грамотрицательные клетки по-разному ведут себя в этой процедуре?
• Как работают другие дифференциальные окрашивания, такие как кислотоустойчивое окрашивание и окрашивание эндоспор?

Key concepts

• Первичное окрашивание (кристаллический фиолетовый)
• Протравитель (йод)
• Обесцвечивание спиртом или ацетоном
• Дополнительное окрашивание (сафранин)
• Грамположительная против грамотрицательной реакции
• Кислотоустойчивое окрашивание
• Окрашивание эндоспор

Mechanisms

В процедуре Грама кристаллический фиолетовый окрашивает все клетки, а йод образует внутри них крупный комплекс краситель-йод. Обесцвечивание затем использует разницу в структуре клеточной стенки: толстый, дегидратированный пептидогликан грамположительных клеток задерживает комплекс, тогда как в грамотрицательных клетках тонкий слой пептидогликана и наружная мембрана, разрушенная растворителем, позволяют комплексу вымываться, поэтому клетки обесцвечиваются и воспринимают дополнительное окрашивание сафранином. Таким образом, реакция считывает структуру клеточной оболочки. Другие дифференциальные окрашивания используют различные свойства: кислотоустойчивое окрашивание основано на воскообразной, богатой миколовой кислотой стенке микобактерий, а окрашивание эндоспор — на непроницаемости споровой оболочки.

Clinical relevance

Окрашивание по Граму является одним из самых ранних и широко используемых наблюдений, проводимых на клиническом образце, давая быструю структурную классификацию организмов, которая, наряду с морфологией, определяет, как лаборатории описывают изолят; кислотоустойчивое окрашивание аналогичным образом идентифицирует микобактерии. Эта запись описывает методы окрашивания в качестве справочного материала и не является основанием для индивидуальных диагностических или лечебных решений.

Evidence & guidelines

Процедура и ее механистическая основа в структуре клеточной стенки установлены в классических обзорах и в литературе по клеточной оболочке и стандартизированы в лабораторных руководствах и стандартных учебниках по микробиологии.

History

Ханс Кристиан Грам ввел метод окрашивания в 1884 году, пытаясь сделать бактерии более заметными в тканях; наблюдаемое им дифференциальное поведение оказалось отражением фундаментального структурного разделения бактерий. Более поздние работы, рассмотренные в середине двадцатого века, прояснили химию этапов и связали реакцию с архитектурой клеточной стенки и оболочки.

Key figures

• Hans Christian Gram
• James W. Bartholomew
• Terry J. Beveridge

Seminal works

• bartholomew-1952
• beveridge-1999

Frequently asked questions

Почему грамположительные бактерии окрашиваются в фиолетовый цвет, а грамотрицательные — в розовый?

Грамположительные клетки имеют толстую пептидогликановую стенку, которая удерживает комплекс кристаллического фиолетового-йода во время обесцвечивания, поэтому они остаются фиолетовыми, тогда как грамотрицательные клетки имеют тонкую стенку и наружную мембрану, которые позволяют комплексу вымываться, поэтому они воспринимают розовый дополнительный краситель.

Что такое дифференциальное окрашивание?

Дифференциальное окрашивание использует структурные или химические различия между клетками для разделения их на визуально различимые группы; окрашивание по Граму, кислотоустойчивое окрашивание и окрашивание эндоспор являются распространенными примерами.