그람 염색, 세균을 눈으로 직접 확인해보자

콜레라, 티푸스, 디프테리아 등의 이름은 모두가 익히 알고 있을 것이다. 이 질병들은 모두 세균 감염에 의해서 발병했으며, 당시에는 치료법이 개발되지 못해 수많은 사람들이 죽어갈 수밖에 없었다. 그런데 만약 세균을 관찰함으로써 이와 같은 감염질환을 조기에 진단할 수 있다면 어떨까?

그람염색법이란, 세균의 세포벽의 구조적 차이를 이용하여 세균을 분류하는 기초적인 세균 염색법으로 감염질환의 조기 진단에 이용되고 있다. 그람염색법은 세균을 크게 그람양성균, 그람음성균의 2가지로 분류하는데 보라색으로 염색되는 것이 그람양성균, 분홍색으로 염색되는 것이 그람음성균이다.

             그람음성균(대장균)                            그람양성균(황색포도상구균)

[이미지 제공=아주대학교 미생물검사실 김준 교수님, 저작권자로부터 이미지 사용 허락을 받음]

[이미지 촬영=대한민국청소년기자단 10기 양지윤기자]

24시간 배양한 세균을 슬라이드글라스 위에 도말한 후 건조시켜서 고정한 뒤 염색시약(crystal violet)으로 1분간 염색한다. 세척과 착색, 탈색, 대조염색의 과정을 거치면 세균을 관찰할 수 있는 상태가 된다. 세균이 염색된 슬라이드글라스를 현미경으로 관찰하면 위의 사진과 같은 모습을 확인할 수 있다.

세균이 종류에 따라 보라색과 분홍색으로 다르게 염색이 되는 이유는 그람양성균과 음성균의 세포벽 구조의 차이에 따라 보라색 색소의 탈색 여부가 결정되기 때문이다. 그람음성균의 세포벽은 인지질로 구성되어 있어 지질이 많아서 알코올(탈색)에 용해되기 쉽다. 그렇기 때문에 보라색 색소가 탈색되기 쉬워 분홍색으로 나타난다. 반면 그람양성균은 그람음성균과는 다르게 대부분의 세포벽이 펩티도글리칸(peptidoglycan)이라는 물질로 이루어져 있어 보라색 색소가 탈색되지 않는다.

대표적인 그람양성균에는 포도상구균, 파상풍균과 탄저균 등이 있고 그람음성균에는 대장균, 콜레라균, 살모넬라균 등이 있다. 그람염색법은 염색법이 간편하며 감염의 원인균 추측과 항생제 선택에 있어 중요한 지표가 된다는 점에서 중요한 염색법이다.

[대한민국청소년기자단 IT·과학부=10기 양지윤기자]