Select your language

Suggested languages for you:
Log In Anmelden
StudySmarter - Die all-in-one Lernapp.
4.8 • +11k Ratings
Mehr als 5 Millionen Downloads
Free
|
|

Die All-in-one Lernapp:

  • Karteikarten
  • NotizenNotes
  • ErklärungenExplanations
  • Lernpläne
  • Übungen
App nutzen

Gram-Färbung

Save Speichern
Print Drucken
Edit Bearbeiten
Melde dich an und nutze alle Funktionen. Jetzt anmelden
Gram-Färbung

Um verschiedene Bakterienarten besser unterscheiden und differenzieren zu können, hat der dänische Pathologe Hans-Christian Gram Ende des 19. Jahrhunderts die nach ihm benannte Gram-Färbung entwickelt. Diese Färbung hilft dabei, Unterschiede im Zellwandaufbau von Bakterien sichtbar zu machen. Man konnte so zum ersten Mal zwischen zwei großen, taxonomisch bedeutsamen Gruppen unterscheiden: den grampositiven und gramnegativen Bakterien.

Auch heute noch ist die Gram-Färbung der Goldstandard in der bakteriologischen Diagnostik und meistens eine der ersten Färbungen, die man an einem Präparat vornimmt. Durch diese Färbung kann man auch schon eine erste Entscheidung darüber treffen, welche Antibiotika man gegen die Bakterien verwenden kann und welche, aufgrund des Zellwandaufbaus, wirkungslos sein werden.

Prinzip der Gram-Färbung

Die Gram-Färbung ist eine kombinierte Färbemethode. Das bedeutet, dass bei dieser Methode mindestens zwei verschiedene Farbstoffe verwendet werden.

Die Gram-Färbung färbt die Peptidoglykanstrukturen in einer Bakterienzellwand ein. Dabei sind zwei Ergebnisse möglich:

  • Grampositives Präparat

    Wenn ein Präparat als grampositiv bezeichnet wird, hat diese Bakterienzelle ein dicke, mehrschichtige Peptidoglykanschicht (auch Mureinschicht genannt) und färbt sich deswegen blau/lila. Wenn sich ein Präparat nur teilweise blau färbt, wird es trotzdem grampositiv genannt. Grampositive Präparate erscheinen blauviolett und haben eine mehrschichtige Mureinschicht.
  • Gramnegatives Präparat

    Wenn ein Präparat gramnegativ ist, haben die Zellen eine dünne Mureinschicht (also eine oder wenige Schichten). Das Präparat wird sich rot färben. Gramnegative Präparate erscheinen rot.

Nicht nur die Farbe des gramgefärbten Präparats ist wichtig, sondern auch auf die Morphologie der einzelnen Bakterien. Dies ist ein optimales Kriterium, um auf eine bestimmte Bakteriengruppe schließen zu können. Sind sie eher ketten-, kugel- (in der Fachliteratur Kokken genannt) oder doch keulenförmige (coryneforme) Bakterien? Die Morphologie der Bakterien ist vielfältig und hilft bei der Diagnosefindung.

Grundlage: Aufbau der Bakterienwand

Hier folgt nun ein kurzer Exkurs über den Aufbau von Bakterienzellwänden, der dir helfen wird, die Gram-Färbung besser zu verstehen.

Grampositive Zellwände

Grampositive Zellwände sind einfach aufgebaut:

Im Inneren umschließen sie das Zytoplasma mit einer Cytoplasmamembran, die aus einer doppelten Phospholipid Schicht besteht. Direkt nach außen angeschlossen befindet sich eine dicke Mureinschicht. Dieses Peptidoglykan kann aus bis zu 40 Schichten bestehen.

Zusätzlich sind in der Zellwand neben anderen Proteinen noch Teichonsäuren und Lipoteichonsäuren eingebaut. Sie sind unterschiedlich tief in der Zellwand verankert (Lipoteichonsäuren ragen weiter in die Zellwand als Teichonsäuren).

Diese beiden Säuren sind spezifisch für grampositive Bakterien. Die Abwehrzellen des Körpers haben sogar einen eigenen Rezeptor zur Erkennung dieser Säuren. Dadurch kann die angeborene Immunantwort gut grampositive Bakterien bekämpfen.

Grampositive Bakterien sind unter anderem:

  • Stahpylokokken
  • Enterokokken
  • Streptokokken
  • Listerien
  • Bacillen
  • Clostridien.

Gramnegative Zellwände

Gramnegative Zellwände sehen etwas komplizierter aus:

Innen umschließen sie, wie grampositive Bakterien, das Zytoplasma mit einer Doppel-Phospholipid Schicht. Darauf folgt das einschichtige (oder nur sehr wenige Schichten umfassende) Murein.

Zusätzlich haben gramnegative Bakterien noch eine äußere, asymmetrische Membran, die zu einem großen Teil wieder aus einer Phospholipidschicht besteht. Dazwischen liegt ein periplasmatischer Spalt, der von mehreren Murein-Lipo-Proteinen überbrückt wird. Diese Proteine verbinden so die äußere Membran und das Murein.

Ganz außen an der äußeren Membran, an der Oberfläche des gramnegativen Bakteriums, sitzen mehrere Lipopolysaccharidstrukturen auf. Diese sind spezifisch für gramnegative Bakterien und können durch die Toll-like-Rezeptoren erkannt werden.

Gramnegative Bakterien sind unter anderem:

  • Enterobacterien wie Escherichia coli
  • Salmonellen
  • Klebsiellen
  • Shigellen
  • Chlamydien
  • Meningokokken
  • Cyanobakterien.

Zellwand von säurefesten Bakterien

Säurefeste Bakterien besitzen eigentlich ein mehrschichtiges Murein. Allerdings besitzen sie im Gegensatz zu grampositiven Bakterien zusätzlich noch eine äußere, wachsartige Schicht. Diese besteht aus Mykolsäuren und Lipiden und sorgt für die Säurefestigkeit der Bakterien. Die Farben der Gram-Färbung können diese Schicht nicht durchdringen.

Das Murein und die äußere Schicht sind durch ein Polysaccharid (genauer: Arabinogalactan) verbunden.

Gram-Färbung säurefeste Bakterienzellwand, Gram-Färbung Anleitung StudySmarterAbbildung 1: Schematischer Aufbau der Zellwand säurefester Bakterien

Anleitung zur Durchführung einer Gram-Färbung

Eine Gram-Färbung ist einfach und kostengünstig herzustellen. Nachdem die kultivierten Bakterien auf einem Objektträger ausgestrichen und mit Hitze fixiert werden, sind es im Wesentlichen nur noch vier Schritte:

  1. Anfärben des Präparats
  2. Beizen
  3. Entfärben mit Alkohol
  4. Gegenfärben.

Schritt 1: Anfärben des Präparats

Erst wird das Präparat mit einem blauvioletten Farbton gefärbt. Es wird unter anderem häufig Gentianaviolett oder Kristallviolett dafür verwendet.

Schritt 2: Beizen

Das Präparat wird danach mit Lugol’scher Lösung gebeizt. Da Lugol’sche Lösung jodhaltig ist, bildet sich ein Jod-Farbstoff-Komplex aus. Durch diesen Komplex ist der Farbstoff nicht mehr wasserlöslich. Das Präparat kann nun nur noch mit Alkohol entfärbt werden und nicht (aus Versehen) mit Wasser.

Schritt 3: Entfärben mit Alkohol

Jetzt kommt der wichtigste Schritt, denn hier wird nun zwischen grampositiven und gramnegativen Bakterien differenziert. Man entfärbt mit Alkohol das Präparat (wenn man den Alkohol mit etwas Aceton anreichert, läuft der Prozess noch schneller ab).

  • Besitzt die Zellwand ein dickes Peptidoglykan, bleibt die blauviolette Farbe in den Bakterien erhalten (grampositiv).
  • Wenn es sich aber um ein dünnes Peptidoglykan handelt, wird sie mit dem Alkohol ausgewaschen und das Präparat erscheint jetzt wieder farblos (gramnegativ).

Gegenfärben

Zum Schluss wird das Präparat mit einem roten Farbstoff (zum Beispiel Fuchsin) gefärbt. So erscheinen auch die gramnegativen Bakterien nicht mehr farblos und man kann sie unter dem Mikroskop besser beurteilen.

Ausnahmen bei der Gram-Färbung

Es gibt aber auch Präparate, die sich mittels einer Gram-Färbung nicht anfärben lassen. Solange das Präparat richtig angefärbt wurde, besteht kein Problem. Es gibt nämlich auch gramlabile Bakterien, die nach einer Gram-Färbung weiterhin farblos erscheinen.

Mehrere Gründe sind dafür verantwortlich, dass sich diese Bakterien nicht mit einer normalen Gram-Färbung anfärben lassen. Die zwei wichtigsten sind:

1. Keine Zellwand

Es gibt einige Bakterien, die gar keine Zellwand besitzen. Ohne Zellwand gibt es auch keine Mureinschicht, die gefärbt werden könnte. Das Präparat bleibt ungefärbt. Ein Beispiel hierfür sind die Mykoplasmen.

2. Säurefeste Zellwand

Andere Bakterien wiederum haben eine spezielle, wachsartige, säurefeste äußere Schicht in ihren Zellwänden entwickelt. Auch so kann sich kein Farbstoff festsetzen und das Präparat färben. Es bleibt wieder farblos in der Gram-Färbung.

Ein Beispiel hierfür sind Mykobakterien, die unter anderem Tuberkulose verursachen können.

Sollen säurefeste Bakterienzellwände gefärbt werden, benötigt man Spezialfärbungen.

Bei den Mykobakterien kommt hier die Ziehl-Neelsen-Färbung zum Einsatz. Dabei wird erst entweder durch Hitze oder enzymatisch die äußere, säurefeste Hülle aufgeschmolzen oder aufgespalten (je nach Methode). Danach kann man die Zelle mit einer roten Farbe (zum Beispiel Fuchsinrot) anfärben und danach noch einmal gegenfärben, zum Beispiel mit einem blauen Farbton.

Gram-Färbung - Das Wichtigste

  • Gram-Färbung differenziert in gramnegative und grampositive Bakterien.
  • Durch die Gram-Färbung können Unterschiede im Zellwandaufbau von Bakterien sichtbar gemacht werden.
  • Grampositive Bakterien besitzen eine dicke Peptidoglykanschicht in der Zellwand.
  • Gramnegative Bakterien besitzen eine dünne Peptidoglykanschicht.
  • Bakterien, die sich nicht durch die Gram-Färbung anfärben lassen, werden als "gramlabil" bezeichnet.

Häufig gestellte Fragen zum Thema Gram-Färbung

Färbt man Bakterien mithilfe der Gram-Färbung, so können diese sich grampositiv oder gramnegativ darstellen. Grampositiv bedeutet, dass die angefärbten Bakterien eine dicke Mureinschicht aufweisen. In der dicken Mureinschicht bleibt der Farbstoff Kristallviolett auch nach der Behandlung mit Alkohol eingelagert. Daher erscheinen grampositive Bakterien unter dem Lichtmikroskop blauviolett. Gramnegative Bakterien hingegen besitzen nur eine dünne Mureinschicht. Mit Alkohol wird das Kristallviolett ausgewaschen und die Bakterien können z. B. mit dem Farbstoff Fuchsin gegengefärbt werden. Sie erscheinen daher rot. 

Gramnegative Bakterien färben sich bei der Gram-Färbung rot an. Das liegt daran, dass ihre dünne Mureinschicht nach der Behandlung mit Kristallviolett durch Alkohol wieder entfärbt werden kann. Nach der Gegenfärbung mit einem roten Farbstoff wie Fuchsin stellen sie sich unter dem Lichtmikroskop rot dar. 

Die Gram-Färbung umfasst im Wesentlichen vier Schritte:

  • Schritt 1: Anfärben des Präparates mit einem blauvioletten Farbton (z. B. Kristallviolett)
  • Schritt 2: Beizen mit Lugol’scher Lösung 
  • Schritt 3: Entfärben mit Alkohol
  • Schritt 4: Gegenfärben des Präparates mit einem roten Farbstoff (z. B. Fuchsin)

Ein gramnegatives Bakterium besitzt eine dünne Mureinschicht und stellt sich daher in der Gram-Färbung rot dar. Zu gramnegativen Bakterien zählen z. B.:


  • Enterobacterien wie Escherichia coli
  • Klebsiellen
  • Shigellen
  • Chlamydien
  • uvm.

Finales Gram-Färbung Quiz

Frage

Wer hat die Gram-Färbung erfunden?

Antwort anzeigen

Antwort

Hans-Christian Gram

Frage anzeigen

Frage

Was färbt die Gram-Färbung an?

Antwort anzeigen

Antwort

Es färbt das Peptidoglykan (auch Murein genannt) in der Zellwand von Bakterien an.

Frage anzeigen

Frage

Welche taxonomischen Gruppen kann man dank der Gram-Färbung unterscheiden?

Antwort anzeigen

Antwort

  • grampositive Bakterien
  • gramnegative Bakterien
  • gramlabile Bakterien
Frage anzeigen

Frage

Wie sind grampositive Zellwände von innen nach außen grundsätzlich aufgebaut?

Antwort anzeigen

Antwort

  • Zytoplasma
  • Zytoplasmamembran
  • dickes, mehrschichtiges Murein
Frage anzeigen

Frage

Wie sind gramnegative Zellwände von innen nach außen grundsätzlich aufgebaut?

Antwort anzeigen

Antwort

  • Zytoplasma
  • Zytoplasmamembran
  • einschichtiges Murein
  • periplasmatischer Spalt
  • äußere, asymetrische Membran
  • Lipopolysaccharide
Frage anzeigen

Frage

Wie sind säurefeste Zellwände von innen nach außen grundsätzlich aufgebaut?

Antwort anzeigen

Antwort

  • Zytoplasma
  • Zytoplasmamembran
  • mehrschichtiges Peptidoglykan
  • Arabinogalactan
  • wachsartige, äußere Schicht
Frage anzeigen

Frage

Welche Bakterien sind Beispiele für säurefeste Bakterien?

Antwort anzeigen

Antwort

Mykobakterien

Frage anzeigen

Frage

Was sehen wir uns unter dem Lichtmikroskop an, wenn wir ein gramgefärbtes Präparat begutachten?

Antwort anzeigen

Antwort

  • Farbe der Gram-Färbung
  • Morphologie der Bakterien
Frage anzeigen

Frage

Welche Schritte muss man machen, um ein Präparat nach der Gram-Färbung zu färben?

Antwort anzeigen

Antwort

  1. Präparat anfärben mit einer blauvioletter Farbe
  2. mit Lugol'scher Lösung beizen
  3. Entfärben mit Alkohol
  4. mit rotem Farbton gegenfärben
Frage anzeigen

Frage

Warum ist das Beizen beim Anfärben nach der Gram-Färbung wichtig?

Antwort anzeigen

Antwort

Das Beizen mit Lugol'scher Lösung sorgt dafür, dass das Präparat nicht mehr durch Wasser, sondern nur noch durch Alkohol entfärbt werden kann.

Frage anzeigen

Frage

Warum entfärbt man das Präparat mit Alkohol, wenn man es nach der Gram-Färbung anfärben will?

Antwort anzeigen

Antwort

Nur durch diesen Schritt kann man am Ende zwischen grampositiven und gramnegativen Bakterien unterscheiden.

Der Alkohol wäscht die Farbe aus dünnem Murein aus und entfärbt das Präparat so



Frage anzeigen

Frage

Warum lassen sich manche Bakterien nicht nach der Gram-Färbung anfärben?

Antwort anzeigen

Antwort

Es handelt sich hier um gramlabile Bakterien. 

Sie besitzen entweder gar keine Zellwand oder besitzen spezielle Zellwände, wie z.B. säurefeste Zellwände.



Frage anzeigen

Frage

Mit welcher Färbemethode kann man Mykobakterien anfärben?

Antwort anzeigen

Antwort

Ziehl-Neelsen-Färbung


Frage anzeigen

Frage

Was ist der Unterschied zwischen grampositiven und gramnegativen Bakterien?

Antwort anzeigen

Antwort

Der Unterschied besteht vor allem in der Dicke der Mureinschicht:

  • grampositive Bakterien habe ein dickes Murein
  • gramnegative Bakterien haben ein dünes Murein


Zusätzlich besitzen beide noch mehrere unterschiedliche Strukturen in ihren Zellwänden:

  • grampositive Bakterien besitzen Teichon- und Lipoteichonsäuren
  • gramnegative Bakterien haben Lipopolysaccharide
Frage anzeigen

Frage

Wie unterscheidet sich die Ziehl-Neelsen-Färbung von der Gram-Färbung?

Antwort anzeigen

Antwort

Bei der Ziehl-Neelsen-Färbung wird die säurefeste, äußere Schicht im ersten Schritt entweder enzymatisch oder durch Hitze zerstört.

Frage anzeigen
60%

der Nutzer schaffen das Gram-Färbung Quiz nicht! Kannst du es schaffen?

Quiz starten

Finde passende Lernmaterialien für deine Fächer

Alles was du für deinen Lernerfolg brauchst - in einer App!

Lernplan

Sei rechtzeitig vorbereitet für deine Prüfungen.

Quizzes

Teste dein Wissen mit spielerischen Quizzes.

Karteikarten

Erstelle und finde Karteikarten in Rekordzeit.

Notizen

Erstelle die schönsten Notizen schneller als je zuvor.

Lern-Sets

Hab all deine Lermaterialien an einem Ort.

Dokumente

Lade unzählige Dokumente hoch und habe sie immer dabei.

Lern Statistiken

Kenne deine Schwächen und Stärken.

Wöchentliche

Ziele Setze dir individuelle Ziele und sammle Punkte.

Smart Reminders

Nie wieder prokrastinieren mit unseren Lernerinnerungen.

Trophäen

Sammle Punkte und erreiche neue Levels beim Lernen.

Magic Marker

Lass dir Karteikarten automatisch erstellen.

Smartes Formatieren

Erstelle die schönsten Lernmaterialien mit unseren Vorlagen.

Melde dich an für Notizen & Bearbeitung. 100% for free.