革蘭染色法是1884年由丹麥醫(yī)師Gram創(chuàng)立,直到現(xiàn)今,革蘭氏染色法仍是細(xì)菌學(xué)中廣泛使用的一種鑒別染色法。
細(xì)菌先經(jīng)堿性染料結(jié)晶紫染色,而后經(jīng)碘液進(jìn)行媒染,之后用酒精脫色,在一定條件下有的細(xì)菌媒染后的顏色不被脫去,有的可被脫去,因此可把細(xì)菌分為兩大類,前者叫做革蘭氏陽性菌(G+),后者為革蘭氏陰性菌(G-)。為方便進(jìn)一步觀察,脫色后可再用一種紅色染料如堿性番紅等進(jìn)行復(fù)染。陽性菌仍帶紫色,陰性菌則被重新染上紅色。有芽孢的桿菌和絕大多數(shù)的球菌,以及所有的放線菌和真菌都呈革蘭氏正反應(yīng);弧菌、螺旋體和大多數(shù)致病性的無芽孢桿菌都呈現(xiàn)負(fù)反應(yīng)。
革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌在化學(xué)組成和生理性質(zhì)上有很多差別,染色反應(yīng)不一樣。現(xiàn)在一般認(rèn)為革蘭氏陽性菌體內(nèi)含有特殊的核蛋白質(zhì)鎂鹽與多糖的復(fù)合物,它與碘和結(jié)晶紫的復(fù)合物結(jié)合很牢,不易脫色,陰性菌復(fù)合物結(jié)合程度底,吸附染料差,易脫色,這是染色反應(yīng)的主要依據(jù)。
另外,陽性菌菌體等電點(diǎn)較陰性菌為低,在相同pH條件下進(jìn)行染色,陽性菌吸附堿性染料很多,因此不易脫去,陰性菌則相反。所以染色時(shí)的染色液pH和染色時(shí)間等條件要嚴(yán)格控制。例如,在強(qiáng)堿的條件下進(jìn)行染色,兩類菌吸附堿性染料都多,都可呈正反應(yīng); pH很低時(shí),則都可呈負(fù)反應(yīng)。此外,兩類菌的細(xì)胞壁等對結(jié)晶紫-碘復(fù)合物的通透性也不一致,陽性菌透性小,故不易被脫色,陰性菌透性大,易脫色。所以脫色時(shí)間、脫色方法也應(yīng)嚴(yán)格控制。
革蘭氏染色法一般包括初染、媒染、脫色、復(fù)染等四個步驟,具體操作方法是:
(一)涂片固定
在干凈的載玻片中央滴加一滴蒸餾水,用接種環(huán)進(jìn)行無菌操作,挑取培養(yǎng)物少許,置載玻片的水滴中,與水混合做成菌懸液并涂布成直徑約1cm的薄層。為避免因菌數(shù)過多聚集成團(tuán),不利于觀察細(xì)菌個體形態(tài),可在載玻片一側(cè)進(jìn)行上述操作,而在另一側(cè)再加一滴水,從已涂布的菌液中再取一環(huán)于此水滴中進(jìn)行稀釋,涂布成薄層。若材料為液體培養(yǎng)物或固體培養(yǎng)物中洗下制備的菌液,則直接涂布于載玻片上即可,如菌液濃度較大,也可使用水滴再進(jìn)行一次稀釋。
涂片最好在室溫條件下使其自然干燥,有時(shí)為了使之干得更快些,可將標(biāo)本面向上,手持載玻片一端的兩側(cè),小心地在酒精燈火焰上方較高的位置微微加熱,使水分蒸發(fā),但切勿緊靠火焰或加熱時(shí)間過長,以防標(biāo)本烤枯而變形。
標(biāo)本干燥后即進(jìn)行固定,固定的目的有三個:
(1)殺死微生物,固定細(xì)胞結(jié)構(gòu)。
(2)保證菌體能更牢固的粘附在載玻片上,防止標(biāo)本水洗時(shí)被水沖洗掉。
(3)改變?nèi)玖蠈?xì)胞的通透性,因?yàn)樗赖脑|(zhì)比活的原生質(zhì)易于染色。
固定常常利用高溫,手執(zhí)載玻片的一端(涂有標(biāo)本的遠(yuǎn)端),標(biāo)本向上,在酒精燈火焰外層盡快的來回通過3-4次,共約2s-3s,并不時(shí)以載玻片背面加熱,載玻片背面觸皮膚,以不覺過燙為宜(不超過60℃),待放置冷后,再進(jìn)行染色。
(二)染色
在固定過的涂片菌膜上滴加草酸銨結(jié)晶紫染液,染色液應(yīng)完全覆蓋整個菌膜,染色1min。
(三)水洗
染色到一定的時(shí)間,拿住玻片使之成450角,用細(xì)小的水流把多余的染料沖洗掉,被菌體吸附的染料則保留。
(四)媒染
加碘液覆蓋涂面染1 min。在媒染處理時(shí),媒染劑與染料形成不溶性的化合物,可增加染料和細(xì)菌的親和力。
(五)水洗,用吸水紙吸去水分
用細(xì)小的水流緩慢沖洗涂片上的染色液,用吸水紙吸干。
(六)脫色
加95%酒精數(shù)滴,并輕輕搖動進(jìn)行脫色, 20 s~30 s后再進(jìn)行水洗,吸去水分。
(七)復(fù)染
蕃紅染色液染色10 s后, 自來水沖洗。
(八)干燥,鏡檢
染色的結(jié)果,革蘭氏正反應(yīng)菌體都呈紫色,負(fù)反應(yīng)菌體都呈紅色。
(1)水流沖洗時(shí),將載玻片微微傾斜,讓水流從涂菌處的上方而不要直接在涂菌處沖洗,同時(shí)應(yīng)調(diào)小水流避免染色液飛濺。染色液如果滴在水池或桌面上,可以用84消毒液擦拭去掉顏色,但要注意84消毒液不可直接用于皮膚和衣物等。
(2)在實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常會出現(xiàn)假陽性和假陰性的結(jié)果,假陽性主要是由于脫色不完全
,可能是由于涂片過厚或者是結(jié)晶紫染色過度等,導(dǎo)致脫色不完全。假陰性可能是因?yàn)榧?xì)胞固定過度,造成細(xì)胞壁通透性的改變,而出現(xiàn)假陰性結(jié)果;另外,細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)間過長,可能已經(jīng)有部分細(xì)胞發(fā)生死亡或自溶,也導(dǎo)致細(xì)胞壁通透性的改變而出現(xiàn)假陰性的結(jié)果。避免假陽性或假陰性的辦法是在同一張載玻片上設(shè)置革蘭氏陽性菌(如金黃色葡萄球菌) 和革蘭氏陰性菌(如大腸桿菌)的對照與待染色的菌一起進(jìn)行染色, 當(dāng)對照菌呈現(xiàn)預(yù)期的染色結(jié)果時(shí)表明染色過程正常。
(3)所觀察的細(xì)胞一般應(yīng)用18 h~24 h的活力培養(yǎng)物。因?yàn)橐淮司觌S菌齡的變化在革氏染色反應(yīng)和形態(tài)學(xué)上也會發(fā)生變化。