Colorazioni differenziali

Le colorazioni differenziali servono a osservare la morfologia batterica e a classificare le cellule batteriche in gruppi distinti. I metodi di colorazione differenziale richiedono tipicamente più coloranti e diverse fasi di colorazione. Quando viene utilizzata per l'identificazione dei batteri, la colorazione differenziale può essere combinata con altri metodi.

Colorazione di Gram

Figura 1: rappresentazione della colorazione di Gram: Batteri Gram-positivi (sinistra) e Gram-negativi (destra)

La colorazione più usata in microbiologia è la colorazione di Gram. Sulla base delle differenze di struttura della parete cellulare batterica, la colorazione di Gram permette di suddividere i batteri in due gruppi principali: Gram-positivi e Gram-negativi. Le cellule Gram-positive hanno uno spesso strato di peptidoglicano, un polimero costituito da aminoacidi e zuccheri, nella parete cellulare. Il cristalvioletto si lega al peptidoglicano, rendendo la cellula viola. Anche le cellule Gram-negative contengono peptidoglicano e inizialmente si colorano di viola. Poiché lo strato di peptidoglicano è molto più sottile, la colorazione con il cristalvioletto viene lavata via quando le cellule entrano in contatto con l'etanolo. Vengono poi colorate di rosa, comunemente con safranina o fucsina. Le cellule Gram-positive assorbono anche la safranina, ma a causa della colorazione viola scuro della parete cellulare, non è possibile osservare il colore rosa più chiaro. La colorazione di Gram è tipicamente il primissimo passo per identificare i batteri sconosciuti. Il peptidoglicano è il bersaglio di una classe di antibiotici chiamati beta-lattamici. Sebbene lo strato di peptidoglicano sia più sottile nei batteri Gram-negativi, questi organismi sono meno suscettibili agli antibiotici beta-lattamici perché dispongono di una membrana esterna, un ulteriore doppio foglietto fosfolipidico che circonda la parete cellulare. I batteri Gram-positivi hanno un singolo foglietto fosfolipidico all'interno della parete cellulare. Come per tutti i metodi di colorazione qui descritti, la forma e la morfologia di base del batterio possono essere osservate anche nei campioni colorati con la colorazione di Gram.

Colorazione acido-resistente

Figura 2: rappresentazione della colorazione acido-resistente: batteri non acido-resistenti (sinistra) e acido-resistenti (destra)

Alcuni batteri non sono dichiaratamente Gram-positivi o Gram-negativi, tra cui i micobatteri. Questo tipo di batteri contengono acido micolico nella parete cellulare. Ciò li rende particolarmente resistenti alla decolorazione, anche con alcoli acidi. Nei processi di colorazione acido-resistenti, come la colorazione Ziehl-Neelsen, la carbolfucsina colora di rosso la parete cellulare. I batteri non acido-resistenti perdono il colore rosso e vengono colorati di blu con il blu di metilene. La colorazione acido-resistente non viene impiegata altrettanto comunemente quanto la colorazione di Gram. Tuttavia, poiché i micobatteri includono organismi che provocano malattie, è una colorazione importante in ambito clinico. L'esempio più comune è il Mycobacterium tuberculosis, che causa la tubercolosi negli esseri umani.

Colorazione delle endospore

Figura 3: diagramma di colorazione delle endospore: batteri con spore (a sinistra) e batteri senza spore

Le endospore sono strutture dormienti prodotte da alcuni batteri in caso di condizioni sfavorevoli. Sono in grado di sopravvivere in assenza di nutrienti e sono molto resistenti alle temperature estreme, alle radiazioni e ai disinfettanti chimici. A causa del loro involucro duro e impermeabile, le endospore sono difficili da colorare. La colorazione delle endospore come quella di Schaeffer-Fulton utilizza il calore per permettere al colorante verde malachite di penetrare nelle spore. Simile alla colorazione acido-resistente, le endospore resistono alla decolorazione con l'alcool e trattengono la colorazione. Tutte le cellule batteriche (talvolta chiamate cellule vegetative per distinguerle dalle spore) sono decolorate e contro-colorate con la safranina.