Bactérias Gram-positivas são aquelas cujas paredes celulares não perdem a cor azul-arroxeada quando submetidas a um processo de descoloração depois de terem sido coloridas pela violeta de genciana. As que assumem um tom róseo-avermelhado quando submetidas ao mesmo processo são ditas Gram-negativas. Christiam Gram notou que as bactérias podiam se coradas de azul ou vermelho devido a precipitação do cristal violeta com lugol no interior do citoplasma da célula. Isso ocorre devido às diferenças de estruturas químicas da superfície bacteriana e da composição da parede celular. As bactérias Gram-negativas contêm uma concentração mais elevada de lipídeos, quando comparadas com as Gram-positivas; suas paredes são, também, mais finas do que as paredes celulares de bactérias Gram-positivas. Durante o processo de coloração, o tratamento com álcool-cetona extrai os lipídeos, resultando em uma permeabilidade aumentada da parede celular das bactérias Gram-negativas. Assim, o complexo cristal violeta pode ser retirado e as bactérias Gram-negativas são descoradas. A parede celular das bactérias Gram-positivas, em virtude de sua composição diferente (menor conteúdo de lipídeos), torna-se desidratada durante o tratamento com álcool-cetona reduzindo a permeabilidade e portanto, o complexo cristal violeta não pode ser extraído.
As bactérias Gram-negativas são classificadas pela cor que adquirem depois da coloração de Gram. As bactérias Gram-negativas tem coloração vermelha quando se usa esse processo. As outras bactérias que tem coloração azul são chamadas bactérias Gram-positivas. As Gram-negativas, por exemplo, são constituídas por uma endotoxina denominada LPS (lipopolissacarídeo). Já as Gram-positivas possuem a exotoxina rica em ácido lipoprotéico.
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