Gram boyama, Gram pozitif ve Gram negatif bakteri grupları arasında, hücre duvarı yapı elemanlarındaki doğal farklılıklar temelinde ayrım yapmak için kullanılan bir diferansiyel boyama türüdür.
Lekeler, bakterilerin daha fazla rahatlıkla gözlenmesini sağlayan kontrastı arttırır.Gram boyaması, bakterilerin negatif yüklü yüzeyi ile ortak lekeler içindeki pozitif iyonlar arasındaki etkileşime bağlıdır.
Gram negatif bakteriler genellikle patojeniktir ve dış membranları içinde endotoksinler içerir. Gram negatif bakterilerin hücre duvarı yapısı ayrıca antibiyotiklere direnç gösterme kabiliyetini arttırır. Escherichia coli yaygın bir Gram negatif bakteri örneğidir.
Gram Boyama Prosedürü
Gram boyama prosedürü 1800’lerde Hans Christian Gram tarafından geliştirildi ve mikrobiyoloji laboratuvarlarında öğrencilere öğretilen ilk tekniklerden biriydi. Boyanın çözünmeyen bir komplekse sabitlenmesi için iyot ilave edilmeden önce kurutulmuş bir bakteriyel smear kristal menekşe lekesi ile doldurulur.
Smear, kırmızı boya, safranin ile kontrastlanmadan önce, zayıf bağlanmış lekeleri çıkarmak için bir alkol veya aseton solüsyonu kullanılarak boyanır. Slayt, bir mikroskop altında gözlem için hazırlık olarak son yıkama ile her bir prosedür aşaması arasında durulanır.
Gram pozitif bakteriler, mavi veya menekşe renkli hücreler olarak (lekeyi koruyarak) gözlenirken Gram negatif bakteriler, zıtlık yüzünden pembe görünmektedir.
Gram Negatif Bakteri Hücre Duvarı Yapısı
Gram negatif bakteriler, sitoplazmik membran ve dış zar arasında sıkıştırılmış tek bir peptidoglikan tabakası olan periplazmik boşluğun varlığı ile karakterize edilir. Ayrıca murein olarak bilinen peptidoglikan, bir karbonhidrat omurgası ve amino asitlerden oluşan bir polimerdir.
Peptidoglikan yapısı içindeki peptid zincirleri Gram pozitif bakterilerin çapraz bağlanmış peptid zincirlerine zıt olarak Gram negatif bakterilerde kısmen çapraz bağlanır.
Dış zar, hayvanlara toksik olan büyük bir molekül olan lipopolisakkarit içerir. Gram boyama sırasında, Gram negatif bakterilerin dış membranı, numuneye eklenen alkolden bozulur ve ince peptidoglikan tabakası, kristal mor lekesini tutamaz.
Gram pozitif bakteriler üzerinde kristal menekşe lekelenmesini rahatsız etmeyecek kadar hafifken, ince peptidoglikan tabakasından dekompize edilmiş Gram negatif bakterileri boyayarak kontrast sağlamak için, karşıtlık ilave edilir.
Patojen Olarak Gram Negatif Bakteriler
Gram negatif bakteriler genellikle patojeniktir ve kolera salgınlarından sorumlu su kaynaklı patojen olan gıda zehirlenmesi ve Vibrio cholerae’nin ortak bir nedeni olan Escherichia coli’dir . Gram negatif bakterilerin patojenik özelliği, kurucu bileşenleri tarafından oluşturulmaktadır.
Dış zarda bulunan lipopolisakkarit endotoksin, konak hayvanda toksik bir reaksiyona veya güçlü bir bağışıklık tepkisine neden olabilir. Dolaşım sistemine giren gram-negatif bakteriler, konakçının organları ve dokuları için zararlı olan bir bağışıklık yanıtını tetiklemek için yeterince büyük miktarlarda lipopolisakkaritleri salabilir.
Sepsis hastası hastaların kan dolaşımında bulunan dolaşımdaki lipopolisakkaridler, endotoksinlerin septik şokun önlenmesi ve tedavisi için önemli bir ilaç hedefi olduğunu göstermektedir.
Gram Negatif Bakteriler ve Antibiyotiklere Direnç
Gram negatif bakteriler, dış zarları nedeniyle antibiyotiklere daha az duyarlıdır. Bunun nedeni, dış zarın, normal olarak iç zara zarar verecek tedavilerden korunma sağlamasıdır. Antibiyotik dirençli bakteri suşlarının, dış zarın lipid veya protein bileşimindeki modifikasyonları gösterdiği kaydedilmiştir.
Küçük hidrofilik antibiyotikler, dış zardan bir yol sağlayan porinleri, protein kanallarını hedefler. Antibiyotik direnci, dış zar profilindeki modifikasyonlar veya spesifik mutasyonların neden olduğu azaltılmış permeabilite ile porinler aracılığıyla antibiyotiklere giriş oranındaki azalmaya bağlanmıştır.