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革蘭氏染色

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經革蘭氏染色的兩種細菌,紫色者為陽性金黃色葡萄球菌(ATCC 25923 菌株),粉紅色者為陰性大腸桿菌(ATCC 11775 菌株)

革蘭氏染色(英語:Gram stain)是用來鑑別細菌的一種方法:這種染色法利用細菌細胞壁上的生物化學性質不同,可將細菌分成兩類,即革蘭氏陽性(英語:Gram Positive)與革蘭氏陰性(英語:Gram Negative)。這一染色方法由丹麥醫生漢斯·克里斯蒂安·革蘭於1884年所發明,最初是用來鑑別肺炎球菌與克雷白氏肺炎菌之間的關係[1],後推廣為鑑別細菌種類的重要特性之一,對由細菌感染引起的疾病的臨床診斷及治療有着廣泛用途。

革蘭氏陽性菌革蘭氏陰性菌抗生素的反應並不一樣,因而通過抽取樣品醫生可以在很短的時間內(5分鐘左右)確定細菌的革蘭氏性質,醫生從而可依據結果初步判斷,迅速給病人注射抗生素,而不需要等待幾天細菌培植得到的化驗結果。然而並非所有的細菌都可以通過革蘭氏染色歸類,如分歧桿菌等則需進行抗酸染色鑑別[2]

染色結果

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革蘭氏染色結果示例
經革蘭氏染色的大腸桿菌(革蘭氏陰性菌)
經革蘭氏染色的大腸桿菌革蘭氏陰性菌)
經革蘭氏染色的金黃葡萄球菌(革蘭氏陽性菌)
經革蘭氏染色的金黃葡萄球菌革蘭氏陽性菌)

革蘭氏染色的對象是細菌細胞壁。染色後的細菌可在顯微鏡下更好的觀察,以便於區分。不同的細菌在該染色法的作用底下反應不同,藉以主要區分成為以下的類型:

革蘭氏陽性菌

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革蘭氏陽性菌,胞壁染色後呈藍紫色

革蘭氏陰性菌

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革蘭氏陰性菌,染色後呈紅色

不確定或者多變

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一些細菌經過革蘭氏染色之後顯示出多種顏色,如同時出現紫色和粉色的細胞[3]

另一些的染色結果則是隨機的,無法被歸類於革蘭氏陽性或陰性。

除此之外,對於所有細菌來說,培養的時間都可能影響染色結果[3]

染色流程及原理

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流程可概括為:染色-脫色-複染。

  • 第一步:初染劑(Primary Stain)

使用結晶紫[註 1]染色,染色部位主要為染細胞壁上的肽聚糖。

  • 第二步:媒染劑(Mordant)

加入複方碘溶液或稱革蘭氏碘液(Gram's Iodine)後,兩者會形成不溶性的結晶紫-碘(CV-I)複合體。細菌呈紫黑色。第二步是關鍵,它的目的是分辨細菌的革蘭氏染色特性。若為革蘭氏陽性菌,此複合體係結合於細胞壁之鎂、核糖核酸(Magnesium Ribonucletic Acid),形成鎂-核糖核酸-結晶紫-碘(Mg-RNA-CV-I)複合體,不易脫去,染劑也就固定下來了。

  • 第三步:脫色劑(Decoloring Agent)

使用酒精(95%)脫色,試劑具脂溶劑(Lipid Solvent)和蛋白脫水劑(Protein Dehydrating Agent)之雙重功能。此步驟對革蘭氏陽性細菌無效,因為其細胞壁上厚厚的細胞壁(成分為肽聚糖)層次多,交聯緻密,故遇脫水時網孔縮小,再加上不含類脂,使得乙醇不會溶出縫隙,因此阻隔了結晶紫-碘複合體的外滲,仍然呈紫色只能留在細菌體內。革蘭氏陰性菌細胞壁層薄,外膜類脂含量高、肽聚糖層薄和交聯度差,在遇脫色劑時,以類脂爲主的外膜迅速溶解,薄而鬆散的肽聚糖網不能阻擋複合體溶出,因此會被脫色而成為無色。

  • 第四步:複染劑(Counterstain)

為了對比,在此之後會加入番紅(Safranin)進行複染,革蘭氏陰性菌成紅色,而革蘭氏陽性菌仍保有原來的紫色。[4]

定性

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KOH-試驗

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另外的一種方法是氫氧化鉀-試驗。將培養好的細菌取出一小部分,使其懸浮於一滴KOH溶液中。革蘭氏陽性菌與之不發生反應,用細針穿過該溶液,溶液呈正常液體狀。革蘭氏陰性菌因細胞壁中主要成分為脂多糖,脂質含量較高,接觸強鹼KOH後與KOH發生皂化反應,以細針穿過會有明顯黏稠狀。

氨肽酶試驗

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除了個別例外,只有革蘭氏陰性菌才能證明氨肽酶的存在。這是該試驗的基礎。 將要進行試驗的細菌放入試管加水。放入一張顯示肽酶活性的試紙,在37°C下等待10到35分鐘,試紙變成深黃色。

參見

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外部連結

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參考文獻

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註釋

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  1. ^ 結晶紫(英語:crystal violet)或稱龍膽紫(英語:gentian violet),也稱「甲基紫10B」。

引用

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  1. ^ Colco, R. Gram Staining. Current Protocols in Microbiology. 2005, 00 (1): Appendix 3C. ISBN 978-0471729259. PMID 18770544. doi:10.1002/9780471729259.mca03cs00. 
  2. ^ THE ACID FAST STAIN. Georgia Highlands College. [2017-06-09]. (原始內容存檔於2017-06-10). 
  3. ^ 3.0 3.1 Beveridge, Terry J. Mechanism of Gram Variability in Select Bacteria. Journal of Bacteriology. March 1990, 172 (3): 1609–1620. PMC 208639可免費查閱. PMID 1689718. doi:10.1128/jb.172.3.1609-1620.1990. 
  4. ^ 微生物学(第8版十二五普通高等教育本科国家级规划教材): 第三章. 2016. ISBN 9787040444957.