Identifizierung grampositiver Bakterien: Eine Schritt-für-Schritt-Anleitung

Überblick

Bei weitem der wichtigste Schritt bei der Identifizierung grampositiver Bakterien ist die Gram-Färbung, benannt nach dem dänischen Wissenschaftler Hans Christian Gram und mit vier grundlegenden Schritten: Erstellen eines Objektträgerabstrichs, Auftragen einer Färbung, Auftragen einer Gegenfärbung und Betrachten der Färbung. Nach einer Gram-Färbung untersuchen Forscher zusätzliche Merkmale.

Erstellen eines Objektträgerabstrichs

Die Gram-Färbung beginnt mit einem Objektträgerabstrich. Mit einer Impfschlinge oder einem Holzstäbchen sammeln Forscher eine kleine Probe der Bakterien (normalerweise in einer Petrischale gezüchtet) und streichen sie auf einen Objektträger. Als nächstes lassen sie die Probe trocknen, manchmal unter Verwendung einer kleinen Flamme, um den Prozess zu beschleunigen.

Auftragen einer Färbung

Sobald die Probe trocken ist, tragen Forscher eine Färbung mit Kristallviolett auf, einem dunkel purpurnen Chemikalie. Nach einer Minute oder so spülen Forscher überschüssiges Kristallviolett mit Wasser oder Alkohol ab. Dann kommt ein Jod-Abstrich, der als Beizmittel wirkt. Das heißt, Jod hilft dem Kristallviolett, an den Bakterien „zu haften“. Forscher bezeichnen diesen Schritt oft als „Fixieren des Farbstoffs“.

Auftragen einer Gegenfärbung

Sobald das Kristallviolett fixiert ist, tragen Forscher einen weiteren Spülgang und dann eine Gegenfärbung mit Safranin auf, einer rosa Chemikalie. Bibulouspapier kann helfen, den Objektträger zu trocknen, der nun bereit für die genaue Betrachtung ist.

Betrachten der Färbung

Unter einem Mikroskop erscheinen grampositive Bakterien braun oder dunkelviolett, die Farbe von Kristallviolett. Dies liegt daran, dass grampositive Bakterien hohe Mengen an Peptidoglykan, einer netzartigen Substanz, in ihren Zellwänden enthalten. Peptidoglykan verleiht Zellwänden Festigkeit und Form und unterscheidet sie von gramnegativen Bakterien, die rosa erscheinen, die Farbe von Safranin. (Ohne die Safranin-Gegenfärbung wären sie transparent und kaum zu betrachten.)

Viele gramnegative Bakterien enthalten zwar etwas Peptidoglykan, aber bei weitem nicht so viel wie grampositive Bakterien. Die Lage des Peptidoglykans unterscheidet sich ebenfalls: Bei grampositiven Bakterien bildet Peptidoglykan einen Teil der äußeren Schicht der Zellwände. Die äußere Schicht gramnegativer Bakterien hingegen widersteht Kristallviolett. Aus diesem Grund sind es die grampositiven Bakterien, die violett erscheinen.

Nach der Gram-Färbung

Nach einer Gram-Färbung können Forscher grampositive Bakterien durch zusätzliche Tests genauer identifizieren. Sie können beispielsweise die Morphologie, Struktur, Bewegung und Genetik eines unbekannten Bakteriums untersuchen. Frühere Forschung hat grampositive Bakterien in vier Familien unterteilt – die Bacillaceae, Micrococcaceae, Mycobacteriaceae und Peptococcaceae – und jede dieser Familien hat charakteristische Merkmale:

Bacillaceae sind stäbchenförmige Bakterien. Wenn sie sich selbst bewegen können, haben sie Geißeln, die ihre gesamte Oberfläche bedecken.

Micrococcaceae sind kreisförmig. Sie können sich nicht selbst bewegen, und wenn sie sich teilen, bilden sie Vierergruppen oder Tetraden.

Mycobacteriaceae sind wie sanft gebogene Stäbchen geformt. Wenn sie sich teilen, können sie entweder Verzweigungen oder lange, kreuzförmige Formen bilden.

Peptococcaceae sind ebenfalls kreisförmig. Aufgrund ihrer Struktur benötigen sie Umgebungen ohne Sauerstoff, und einige können nicht dort wachsen, wo Salz vorhanden ist.

Innerhalb jeder Familie besteht beträchtliche Vielfalt.