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当遇到一种新的细菌时，可以进行一系列简单的测试，以大致了解你正在处理的细菌的特性。其中最简单最有用的测试之一是“革兰氏染色”，这是一种根据细胞壁的特性将细胞染成紫色或粉色的过程。它是由克里斯蒂安·革兰发现的，他最初并不是想找到一种细菌测试方法，他只是想让它们可见。
革兰氏染色将细菌染成紫色，在这种情况下，它们被称为“革兰氏阳性”，或染成粉色，被称为“革兰氏阴性”。尽管克里斯蒂安·革兰当时没有意识到，但对染色技术的这种不同反应是由于细菌结构中一个基本而重要的变化。革兰氏阳性细胞具有由一种称为肽聚糖的物质构成的大而笨重的细胞壁。相反，革兰氏阴性细菌有两个薄细胞膜，它们之间有一个薄的肽聚糖层。
进行革兰氏染色时，首先用一种叫做结晶紫的紫色染料清洗细菌，然后用碘清洗。碘和结晶紫形成大的复合物，结合到细胞上，使其变成紫色。然后用酒精清洗细胞，酒精会从细胞中剥离外层的脂质层。革兰氏阳性细胞会失去其部分大块肽聚糖细胞壁，但保留了足够的细胞壁以保持紫色。革兰氏阴性细胞的外膜和小的肽聚糖层被完全剥离，使其无色。然后用一种叫做番红的化合物对细胞进行第二次染色。这使无色的革兰氏阴性细胞变成粉红色，但其强度不足以影响革兰氏阳性细胞的深紫色。
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细胞壁结构的这种差异不仅仅影响对彩色染料的反应。革兰氏阴性细胞更可能具有抗生素抗性，但更容易受到清洁剂的影响。革兰氏阳性细菌会产生大量外毒素 - 从细菌分泌到环境中的有害物质。革兰氏阴性细菌的外膜中具有较高的脂质含量，包括内毒素 LPS，它会激活人类强大的免疫系统反应。与外毒素不同，这种内毒素不是细菌故意释放的，但可以被免疫系统识别。
还有一些细菌既不是革兰氏阳性也不是革兰氏阴性，而是被称为“革兰氏不确定”。这些包括奇怪而奇妙的东西，如分枝杆菌（其细胞壁可以抵抗染色剂的去除），甚至包括没有细胞壁的细菌！
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