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革兰氏染色原理是?步骤详解+常见问题解析
2025-09-24  
 革兰氏染色(Gram Stain)是微生物学中一项至关重要且应用广泛的鉴别染色技术,由丹麦细菌学家汉斯・克里斯蒂安・革兰于1884年发明。它通过将细菌分为革兰氏阳性菌(G⁺)和革兰氏阴性菌(G⁻)两大类,为细菌的初步鉴定、抗生素的选择及疾病诊断提供关键依据。本文将详细解析革兰氏染色的标准四步操作法,并深入探讨常见问题及其解决方案。




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基本原理


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革兰氏染色的差异源于细菌细胞壁结构和化学成分的不同。





革兰氏阳性菌(G⁺):细胞壁厚,富含肽聚糖和磷壁酸,结构致密。在经过乙醇或丙酮脱色时,肽聚糖层脱水收缩,使得结晶紫-碘复合物被牢牢锁在细胞壁内,不易被洗脱,因此最终呈现紫色或蓝色。


革兰氏阴性菌(G⁻):细胞壁薄,肽聚糖层较薄,但外膜含有丰富的脂多糖和脂质。脱色剂能溶解外膜的脂质,破坏细胞壁完整性,形成孔隙,从而使结晶紫-碘复合物极易被洗脱。当复染剂沙黄或品红加入后,细胞便被染成红色或粉色。





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实验材料与试剂


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1、菌种:待测细菌的新鲜培养物(通常为18-24小时菌龄)。


2、载玻片、接种环、酒精灯、洗瓶、显微镜。


3、四种关键试剂(按使用顺序):


初染剂:结晶紫(Crystal Violet)


媒染剂路哥氏碘液(Lugol's Iodine)


脱色剂:95%乙醇(Ethanol)或丙酮-乙醇混合液


复染剂:沙黄(Safranin)或稀释石炭酸品红(Carbol Fuchsin)





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标准4步操作法


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第一步:涂片、固定


1、制备涂片:取一滴无菌水或生理盐水于载玻片中央,用无菌接种环挑取少量菌落,均匀涂布成直径约1厘米的薄层膜。


2、风干:在空气中自然风干。


3、热固定:将涂有菌膜的一面朝上,快速通过酒精灯火焰2-3次。此步骤旨在杀死细菌并使其牢固附着在玻片上,但需避免过度加热导致细胞形态改变。





第二步:结晶紫初染


1、用结晶紫染液覆盖菌膜,染色1分钟


2、用缓流自来水轻轻冲洗,洗去多余染液,甩干玻片上多余水分。





第三步:碘液媒染


1、用路哥氏碘液覆盖菌膜,染色1分钟。


2、碘液作为媒染剂,能与结晶紫形成分子量更大、溶解度更低的结晶紫-碘复合物(CV-I Complex)。


3、再次用缓流自来水轻轻冲洗,甩干。





第四步:乙醇脱色(最关键的一步)


1、将载玻片倾斜,用95%乙醇滴流冲洗涂片,直至流下的乙醇几乎无色(此过程通常仅需5-15秒,具体时间需经验判断)。


2、立即用缓流水轻轻冲洗,终止脱色。





第五步:沙黄复染


1、用沙黄染液覆盖菌膜,复染30秒至1分钟


2、用缓流自来水冲洗干净,用吸水纸轻轻吸干或自然风干。


镜检:待玻片完全干燥后,在油镜下(100×物镜)观察。紫色为革兰氏阳性菌(G⁺),红色为革兰氏阴性菌(G⁻)。





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常见问题解析


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Q1:脱色环节如何把握?时间太短或太长会怎样?


问题:脱色是革兰氏染色中最需要经验的一步,难以精确计时。





影响:


脱色不足:如果乙醇作用时间太短,所有细菌(包括G⁻菌)的CV-I复合物都未被充分洗脱,在复染后G⁻菌也可能呈现紫色,导致假阳性结果。


脱色过度:如果乙醇作用时间太长,G⁺菌细胞壁中的CV-I复合物也会被部分或全部洗脱,随后被染成红色,导致假阴性结果。


解决方案:采用滴流法而非浸泡法,并密切观察流出液的颜色,当其从深紫色变为淡紫色或无色时立即停止。新手可用已知的G⁺(如金黄色葡萄球菌)和G⁻(如大肠杆菌)菌株做对照练习。






Q2:为什么会出现“革兰氏可变性”或结果不明确?


菌龄问题:使用老龄细菌(培养超过24-48小时)时,G⁺菌的细胞壁可能受损,肽聚糖降解,导致脱色时染料泄漏而呈红色或紫色不均匀(革兰氏可变性)。


涂片过厚:菌膜过厚会使脱色剂无法均匀作用,内部细菌脱色不充分,可能导致G⁻菌核心呈紫色,外围呈红色。


解决方案:始终使用18-24小时内的新鲜培养物制备薄而均匀的涂片。





Q3:染色结果中背景有沉淀或杂质怎么办?


问题:视野中有大量颗粒状沉淀,影响观察。


原因:通常是染液沉淀或涂片清洗不彻底所致。


解决方案:确保所有染液经过过滤且无沉淀;每一步冲洗后应充分甩干玻片上的积水,再进行下一步操作。





Q4:热固定时需要注意什么?


问题:固定不牢或细胞变形。


影响:固定不牢会导致菌体在染色冲洗过程中被冲走;过度加热会使细胞扭曲、破裂,影响形态观察和染色结果。


解决方案:将玻片在火焰上以不烫手背的温度快速通过2-3次即可。





Q5:镜检时视野中找不到细菌或细菌数量很少?


原因:可能因涂片时菌量取得太少,或冲洗步骤水流过猛将菌膜冲掉。


解决方案:挑取适量菌苔,确保涂片有足够的细菌密度;所有冲洗步骤必须使用缓流的水,并让水从玻片一端流下,避免直接冲刷菌膜区域。





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结语


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掌握革兰氏染色技术需要理论与实践相结合。严格遵循“四步法”的操作规程,特别是控制好菌龄、涂片厚度和脱色时间这三个关键点,同时注意细节,就能获得清晰、可靠的染色结果,为后续的微生物鉴定工作打下坚实的基础。


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