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當遇到一種新的細菌時，可以進行一系列簡單的測試，以大致瞭解你正在處理的細菌的特性。其中最簡單最有用的測試之一是“革蘭氏染色”，這是一種根據細胞壁的特性將細胞染成紫色或粉色的過程。它是由克里斯蒂安·革蘭發現的，他最初並不是想找到一種細菌測試方法，他只是想讓它們可見。
革蘭氏染色將細菌染成紫色，在這種情況下，它們被稱為“革蘭氏陽性”，或染成粉色，被稱為“革蘭氏陰性”。儘管克里斯蒂安·革蘭當時沒有意識到，但對染色技術的這種不同反應是由於細菌結構中一個基本而重要的變化。革蘭氏陽性細胞具有由一種稱為肽聚糖的物質構成的大而笨重的細胞壁。相反，革蘭氏陰性細菌有兩個薄細胞膜，它們之間有一個薄的肽聚糖層。
進行革蘭氏染色時，首先用一種叫做結晶紫的紫色染料清洗細菌，然後用碘清洗。碘和結晶紫形成大的複合物，結合到細胞上，使其變成紫色。然後用酒精清洗細胞，酒精會從細胞中剝離外層的脂質層。革蘭氏陽性細胞會失去其部分大塊肽聚糖細胞壁，但保留了足夠的細胞壁以保持紫色。革蘭氏陰性細胞的外膜和小的肽聚糖層被完全剝離，使其無色。然後用一種叫做番紅的化合物對細胞進行第二次染色。這使無色的革蘭氏陰性細胞變成粉紅色，但其強度不足以影響革蘭氏陽性細胞的深紫色。
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細胞壁結構的這種差異不僅僅影響對彩色染料的反應。革蘭氏陰性細胞更可能具有抗生素抗性，但更容易受到清潔劑的影響。革蘭氏陽性細菌會產生大量外毒素 - 從細菌分泌到環境中的有害物質。革蘭氏陰性細菌的外膜中具有較高的脂質含量，包括內毒素 LPS，它會啟用人類強大的免疫系統反應。與外毒素不同，這種內毒素不是細菌故意釋放的，但可以被免疫系統識別。
還有一些細菌既不是革蘭氏陽性也不是革蘭氏陰性，而是被稱為“革蘭氏不確定”。這些包括奇怪而奇妙的東西，如分枝桿菌（其細胞壁可以抵抗染色劑的去除），甚至包括沒有細胞壁的細菌！
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