グラム染色と細菌の分類（陽性・陰性）

グラム染色は、デンマークのグラムが考案した、細菌を分類するための基本的な染色法である。

細菌の『細胞壁』の構造の違いが、染まり方（染色性）の大きな違いとして現れることを利用する。

操作の流れは、まずクリスタルバイオレット（紫の色素）で全体を染め、ヨウ素で固定し、アルコール（エタノール）で脱色し、最後にサフラニン（赤の色素）で対比染色する。

このとき、紫の色素が脱色されずに残って『紫色』に見える菌を『グラム陽性菌』、紫が抜けて対比染色の『赤色』に見える菌を『グラム陰性菌』と呼ぶ。

グラム染色で陽性か陰性かを知ることは、原因菌の見当をつけたり、効きやすい抗菌薬を選んだりするうえで重要な手がかりになる。

グラム陽性と陰性を分けているのは、細胞壁にある『ペプチドグリカン』という層の厚さと、外膜の有無である。

【グラム陽性菌】細胞壁のペプチドグリカン層が『厚い』。

この厚い層が、染め込んだ紫の色素（クリスタルバイオレット）をしっかり閉じ込めるため、アルコールで脱色しても紫が抜けず、紫色に見える。

【グラム陰性菌】ペプチドグリカン層が『薄く』、その外側に『外膜（リポ多糖などからなる膜）』をもつ。

脱色のときに紫の色素が抜けやすいため、最後の赤い対比染色で赤色に見える。

つまり『ペプチドグリカンが厚い＝グラム陽性（紫）』『ペプチドグリカンが薄く外膜をもつ＝グラム陰性（赤）』と整理できる。

この構造の違いは、染色性だけでなく、菌の性質や抗菌薬の効きやすさにも関係する。

グラム陽性菌（紫色に染まる）には、次のような菌が含まれる。

【球菌】ブドウ球菌（スタフィロコッカス）・レンサ球菌（ストレプトコッカス）など、多くの球菌はグラム陽性。

【桿菌】炭疽菌、破傷風菌、ボツリヌス菌、ウェルシュ菌（ガス壊疽の原因にもなる）、ジフテリア菌、リステリアなど。

このうち炭疽菌・破傷風菌・ボツリヌス菌・ウェルシュ菌は、環境中で生き残る『芽胞（がほう）』をつくる点でも重要である。

※結核菌は分類上はグラム陽性側に位置づけられるが、ロウ状の成分に覆われてグラム染色では染まりにくい『抗酸菌』であり、通常はチール・ネールゼン染色という別の染色で確認する（次のセクション参照）。

グラム陰性菌（赤色に染まる）には、次のような菌が含まれる。

・大腸菌（腸管出血性大腸菌など）・サルモネラ・緑膿菌・淋菌（ナイセリア）・その他の腸内細菌科の菌など腸内に住む桿菌や、環境中の桿菌にはグラム陰性が多い。

グラム陰性菌は外膜をもち、その外膜にある『リポ多糖（内毒素・エンドトキシン）』が、発熱やショックなどの強い炎症反応を引き起こすことがある。

グラム染色は便利だが、すべての微生物に当てはまるわけではなく、例外がある。

【マイコプラズマ】そもそも細胞壁（ペプチドグリカン）を『もたない』細菌なので、細胞壁の違いを利用するグラム染色では染まらない。

グラム陽性・陰性のどちらにも分類されない。

細胞壁がないため、細胞壁の合成を妨げるタイプの抗菌薬（βラクタム系など）が効きにくい。

【抗酸菌】結核菌などの抗酸菌は、ロウ状の脂質に覆われていてグラム染色では染まりにくい。

確認には『チール・ネールゼン染色（抗酸菌染色）』という別の染色を用いる。

【スピロヘータ】らせん状の細菌で、細くてグラム染色では見えにくいため、暗視野顕微鏡や鍍銀染色などを用いる。

【原虫】トキソプラズマなどの原虫は、そもそも細菌ではない（真核生物の単細胞生物）ため、グラム染色で分類する対象ではない。