그람 염색 (r20220720판)

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1. 개요
2. 시행 방법
3. 한계
4. 관련 분류
5. 둘러보기


1. 개요[편집]


Gramfarvning[1] / Gram Staining[2]

덴마크의 미생물학자인 한스 크리스티안 요아힘 그람(Hans Christian Joachim Gram)이 개발한 세균 염색법이다.

이 염색법을 통해 세포 벽의 펩티도글리칸 두께에 따라 모든 세균을 크게 두 가지로 분류할 수 있다. 그람 염색이 중요한 이유는, 양성이냐 음성이냐로 해당 균종을 배양 혹은 살균하는 적합한 방법을 찾을 수 있기 때문이다.


2. 시행 방법[편집]


그람 염색의 과정은 다음과 같다.
  • 1단계: 염색
균을 자색의 염기성 용액인 크리스탈 바이올렛으로 약 1분간 염색한다. 이 과정에서 모든 세균이 자색으로 염색된다.
  • 2단계: 착색
염색된 세균을 매염제인 아이오딘 용액으로 약 1분간 처리하여 착색한다. 이 과정에서 크리스탈 바이올렛과 아이오딘의 반응으로 세포 내에 불용성 복합체가 형성된다.
  • 3단계: 탈색
착색된 세균을 약 15초간 에탄올 처리하여 불용성 복합체를 용해시켜 탈색한다. 그람 양성균은 세포벽 내의 펩티도글리칸 함량이 높으므로 복합체가 용해되지 않고 남아 완전히 탈색되지 않는 반면, 그람 음성균은 세포벽 내의 펩티도글리칸 함량이 낮고 지질로 감싸져 있기 때문에 지질이 용해되어 탈색된다.
  • 4단계: 대조염색
탈색과정을 거친 적색의 염기성 용액인 사프라닌으로 약 40초간 대조염색한다. 이전 과정에서 탈색되었던 그람 음성균만 대조염색된다.

위의 과정을 거치면 염색된 결과에 따라 세균을 다음과 같이 분류할 수 있다.

분류
염색
펩티도글리칸 함량
예시
그람양성
(Gram-positive)

자색[3]
약 80%
유산균, 고초균, 탄저균, 포도상구균
그람음성
(Gram-negative)

적색~자홍색[4]
약 20%
대장균, 살모넬라균, 이질균, 녹농균, 시트로박터 프렌디균

이는 세균의 세포벽의 구성성분인 펩티도글리칸의 함량차이에 의한 것이다. 그람 양성균은 세포벽에 펩티도글리칸 성분이 80% 정도로 많기 때문에 에탄올에 탈색되지 않아 크리스탈 바이올렛의 자색을 그대로 유지하는 반면, 그람 음성균은 펩티도글리칸 성분의 함량이 20% 정도로 적기 때문에 에탄올에 의해 탈색되어 사프라닌에 의해 자홍색으로 대조염색된다.

그람 양성균은 보통 1개의 세포막을 가지며, 이를 두꺼운 펩티도글리칸 층이 덮고 있다. 반면 음성균은 세포막 위에 얇은 펩티도글리칸 층이 있고, 그 위에 세포막과 같은 구조의 외막이 있으며 이를 지질다당류(lipopolysaccharide, LPS)층이 있어 결론적으로 2개의 세포막을 가진다.[5]


3. 한계[편집]


한계도 있는데, 미코박테리움(Mycobacterium)인 탄저균, 나균 등은 세포벽 바깥에 일종의 매끈한 코팅막을 가지고 있다. 따라서 펩티도글리칸 층이 이 코팅 안쪽에 있어 제대로 탈색이 되지 않으며, 따라서 그람 염색이 잘 되지 않게 된다.


4. 관련 분류[편집]




5. 둘러보기[편집]



주요 그람 양성균 목록
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실험실 알고리즘 기준으로 분류
그람
양성

(Gram
positive)
구균
(Cocci)
카탈레이스 양성
Catalase (+)
포도상구균
(Staphylcoccus)
응고효소 양성 Coagulase (+)
황색포도상구균 (S. aureus)
응고효소 음성 Coagulase (-)
표피포도상구균 (S. epidermis)
부생성포도상구균 (S. saprophyticus)
S. capitis
S. haemolyticus
카탈레이스 음성
Catalase (-)
연쇄상구균
(Streptococcus)
부분 용혈 (partial hemolysis)
녹색, α 용혈
폐렴구균 (S. pneumoniae)
녹색연쇄상구균 (Viridans sterptococci)
완전 용혈 (complete hemolysis)
투명, β 용혈
Group A: 화농성연쇄상구균 (S. pyogenes)
Group B: 스트렙토코커스 아갈락티아 (S. agalactiae)
그 외: 스트렙토코커스 디스갈락티아 (S. dysgalactiae)
용혈 없음
γ 용혈
장내구균 (Enterococcus)
펩토사슬알균 (Peptostreptococcus)
간균
(Bacilli)
아포 형성 X
코리네박테리움 (Corynebacterium) · 리스테리아 (Listeria) · 에리시펠로트릭스 (Erysipelothrix)
아포 형성 O
클로스트리디움 (Clostridium) · 바실러스균 (Bacillus)



주요 그람 음성균 목록
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실험실 알고리즘 기준으로 분류
그람
음성

(Gram
negative)
구균
(Coccus)
말토스 발효 가능
(Maltose fermenter)
수막구균 (Neisseria meningitidis)
말토스 발효 불가능
(Maltose nonfermenter)
임질균 (N. gonorrhoeae)
간균
(Bacillus)
젖당 발효 가능
(Lactose fermenter)
빠른 발효
(Fast fermenter)
클렙시엘라 (Klebsiella)
대장균 (E. coli)
엔테로박터 (Enterobacter)
느린 발효
(slow fermenter)
시트로박터 (Citrobacter)
세라티아 (Serratia)
젖당 발효 불가능
(Lactose nonfermenter)
산화효소 양성
Oxidase (+)
시겔라 (Shigella)
살모넬라 (Salmonella)
프로테우스 (Proteus)
산화효소 음성
Oxidase (-)
슈도모나스 (Psuedomonas)
구간균
(Coccobacillus)
헤모필루스 인플루엔자 (Haemophilus influenzae) · 파스퇴렐라 (Pasteurella) · 브루셀라 (Brucella) · 백일해균 (Bordetella pertussis)




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[1] 덴마크어. 고안자인 한스 크리스티안 그람(Hans Christian J. Gram)의 이름을 따서 명명되었다.[2] 영어식 미생물학 용어.[3] 크리스탈 바이올렛에 의해 착색[4] 사프라닌에 의해 착색[5] Nick Lane,'미토콘드리아:박테리아에서 인간으로, 진화의 숨은 그림자',김정은 역,뿌리와이파리,2009,p191