一、簡(jiǎn)介
革蘭氏染色(Gram Staining)是用來(lái)鑒別細菌的一種方法:這種染色法利用細菌細胞壁上的生物化學(xué)性質(zhì)不同,可將細菌分成兩類(lèi),即革蘭氏陽(yáng)性(Gram Positive)與革蘭氏陰性(Gram Negative)。
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但經(jīng)常有試驗人員做出的結果出現各種異常,同種菌體不同的人染出的結果不一樣,同一個(gè)人使用同樣的染色液,每次染出的結果也不完全相同。針對這些問(wèn)題,本文就該實(shí)驗過(guò)程中的注意事項做出較為全面的整理,以期對廣大實(shí)驗人員有所幫助。
二、影響因素
(1)試劑的質(zhì)量
首先應該保證我們使用的試劑必須是有效的。實(shí)驗室應當建立有效的試劑管理程序,從試劑的驗收到存放、使用、過(guò)期后的廢棄處理都應有嚴格規定,確保試劑有效。
A、結晶紫的濃度太高,就會(huì )使染上的顏色不容易被酒精脫色,可能會(huì )使革蘭陰性菌染成革蘭陽(yáng)性菌。
B、碘液作為媒染劑能增加染料與被染物的親和力。如果碘液放置時(shí)間太長(cháng),或經(jīng)日光照射失效,失去媒染劑的作用,就可能使結晶紫與細菌結合的不牢固,容易被脫色,使革蘭陽(yáng)性菌染成革蘭陰性菌。
C、酒精作為脫色劑,革蘭染色的脫色酒精濃度為95%,在此濃度下革蘭陽(yáng)性菌染上的結晶紫不易被脫去,保留紫色,革蘭陰性菌染上的結晶紫容易被脫去,最后呈紅色。但當酒精濃度不同時(shí),它的脫色能力也可能有所差異。
為了保證試劑的統一有效性,建議使用商品化的成套試劑。我公司革蘭氏染色成套試劑貨號為:HB8278,其性能及相關(guān)資料可參閱:http://10759.cn/asphtml/product374.htm。
(2)菌株
A、培養基的成分 有資料顯示革蘭陽(yáng)性菌體內含有特殊的核蛋白質(zhì)鎂鹽與多糖的復合物,它與碘和結晶紫的復合物結合很牢,不易脫色。但是如果培養基中缺乏核蛋白質(zhì)鎂鹽就不能合成菌體成分的核蛋白質(zhì)鎂鹽,細菌與碘和結晶紫的復合物結合就不牢固,容易脫色,可能會(huì )使革蘭陽(yáng)性菌染成革蘭陰性菌。所以盡量選擇在一般營(yíng)養瓊脂上純化培養的菌株進(jìn)行染色。
B、菌齡 細菌的典型形態(tài)、染色性是在對數生長(cháng)期,取這時(shí)的細菌做革蘭染色可以反應細菌的真實(shí)的染色性。如果細菌培養時(shí)間太長(cháng),變成了老齡菌,染色性就會(huì )發(fā)生變化,可能會(huì )使革蘭陽(yáng)性菌染成革蘭陰性菌。
C、涂片 涂片時(shí),挑取菌體后應該在無(wú)菌水上涂成薄薄的菌膜。若是菌體堆積太厚,往往菌體之間變得毫無(wú)縫隙,而造成脫色效果不佳,容易產(chǎn)生假陽(yáng)性的結果,極大影響染色結果的準確性。因此在涂片過(guò)程一定要將菌膜涂得少而均勻,這樣才能達到最佳效果。同時(shí),在初染、媒染及復染的過(guò)程中,應將染液覆蓋整個(gè)菌膜,避免一部分菌染色而另一部分菌沒(méi)有染色。
(3)溫度
固定不僅能殺死細菌,改變細菌對染料的通透性,還能使細菌吸附在玻片上,保持原有的形態(tài)結構。固定方法是將干燥后的細菌涂片以中等速度通過(guò)火焰三次,以玻片觸及手背皮膚熱而不燙為宜。但在實(shí)際操作中有的人員將玻片在火焰上烤的太久,改變了細菌原有的通透性,會(huì )使細菌的染色性發(fā)生變化,影響了染色的結果。
另外菌體固定后,如果載玻片的溫度還沒(méi)完全降下來(lái),就直接用結晶紫初染,也會(huì )造成革蘭氏陰性菌顏色偏深,誤判成假陽(yáng)性(如圖1)。
圖1 載玻片不同溫度時(shí)進(jìn)行結晶紫初染的試驗結果差異
(左:未完全冷卻,藍紫色 右:完全冷卻,紅色)
(4)時(shí)間
A、染色時(shí)間 結晶紫初染和碘液媒染時(shí)間對革蘭氏陰性菌的染色結果有很大影響。時(shí)間過(guò)長(cháng),結晶紫在碘液長(cháng)時(shí)間作用下過(guò)分牢固結合在菌體細胞壁上,影響了酒精的脫色效果,從而會(huì )導致假陽(yáng)性的效果。以典型的革蘭氏陰性菌大腸埃希氏菌為例,有人做過(guò)統計,媒染時(shí)間嚴格控制在40 s-60 s之內,染色結果準確率基本可達到100%,而超過(guò)60 s準確率會(huì )有一定的降低,若媒染超過(guò)100 s,準確率甚至可降低接近20%左右。因此在媒染過(guò)程中一定要注意媒染時(shí)間。
B、脫色時(shí)間 陽(yáng)性菌透性小,不易被脫色,陰性菌透性大,易脫色;但這是在固定的時(shí)間條件下的結果,如果延長(cháng)脫色時(shí)間,也會(huì )使脫色劑滲透進(jìn)陽(yáng)性菌的細胞壁中,使染上的結晶紫脫去顏色,最后染上復紅的顏色,變成革蘭陰性菌。而脫色時(shí)間太短又會(huì )使陰性菌染上的結晶紫不能完全脫色,出現紫色,誤認為革蘭陽(yáng)性菌。
洗脫時(shí)間應當嚴格控制在20 s-30 s之間,同時(shí)保證洗脫效果,如果操作過(guò)程中,洗脫了30 s,還有紫色物質(zhì)流出,那么應該根據實(shí)際情況繼續沖洗,直至不再流出紫色物質(zhì)為止。應根據季節、氣溫調整染色和脫色時(shí)間,一般冬季時(shí)間可稍微長(cháng)些,夏季可稍微短些”。
(5)對照的設置
大腸桿菌和枯草芽孢桿菌的革蘭氏陰性和陽(yáng)性特征已經(jīng)被廣泛研究,因此可以用作標準對照菌株,在革蘭氏染色實(shí)驗中進(jìn)行結果驗證。
在用革蘭氏染色方法鑒定一個(gè)未知菌株時(shí),采用大腸桿菌和枯草芽孢桿菌這兩種已知的對照菌株同時(shí)染色對比,能夠保證革蘭氏染色實(shí)驗的準確性和可重復性,也可以根據情況選用大腸桿菌和金黃色葡萄球菌作為對照?傊,對于不經(jīng)常進(jìn)行本實(shí)驗的操作人員,每次設置對照同時(shí)進(jìn)行染色操作尤為必要。
三、注意事項
綜上所述,試劑的質(zhì)量、培養基的組成、菌齡、直接的染色操作等,都能影響細菌的染色,還有菌體細胞的構造和其外膜的通透性,如細胞膜的通透性、膜孔的大小和細胞結構完整與否,在染色上都起一定作用。所以我們在染色時(shí)要注意當染色結果與預想的結果出現不一致時(shí),要充分考慮到這些因素的影響。同時(shí)試驗操作時(shí),養成良好的學(xué)習態(tài)度,嚴格按照操作規程來(lái)做,提高實(shí)驗結果的準確性。
在整個(gè)革蘭氏染色過(guò)程中,在保證試劑有效的前提下,需要嚴格控制的幾個(gè)方面:染色菌必須是在其活躍期內,涂布狀態(tài)不可太厚,嚴格控制初染、媒染時(shí)間和脫色時(shí)間,并保證洗脫效果。為了更準確判斷試驗結果,應該分別設置陽(yáng)性對照和陰性對照菌,與待鑒定菌種同時(shí)進(jìn)行染色,對比觀(guān)察試驗結果。
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