Dalam dunia mikrobiologi, identifikasi dan klasifikasi bakteri adalah langkah fundamental untuk memahami peran mereka dalam berbagai ekosistem, termasuk yang berkaitan dengan kesehatan manusia. Salah satu metode pewarnaan yang paling klasik dan esensial adalah pewarnaan Gram. Metode ini, yang pertama kali dikembangkan oleh ilmuwan Denmark Hans Christian Gram pada tahun 1884, membagi bakteri menjadi dua kelompok utama berdasarkan struktur dinding sel mereka: bakteri Gram positif dan bakteri Gram negatif. Perbedaan ini tidak hanya signifikan secara morfologis, tetapi juga berdampak pada sifat biologis dan kerentanan bakteri terhadap antibiotik.
Pewarnaan Gram adalah teknik diferensial yang menggunakan serangkaian pewarna untuk membedakan jenis bakteri. Prosesnya melibatkan penggunaan kristal violet sebagai pewarna primer, iodine sebagai mordan (agen pengikat), alkohol atau campuran alkohol-aseton sebagai deklororizan (agen penghilang warna), dan safranin sebagai pewarna tandingan. Perbedaan utama dalam reaksi bakteri terhadap proses deklororisasi inilah yang menentukan hasil pewarnaan Gram.
Bakteri Gram positif memiliki dinding sel yang tebal, yang sebagian besar terdiri dari lapisan peptidoglikan. Lapisan peptidoglikan yang tebal ini mampu menahan dekolorisasi oleh alkohol. Akibatnya, setelah proses pewarnaan awal dengan kristal violet dan perlakuan dengan mordan iodine, bakteri Gram positif akan mempertahankan warna ungu atau biru tua dari pewarna primer. Saat pewarna tandingan (safranin) ditambahkan, warna ungu tersebut tetap mendominasi, sehingga bakteri ini terlihat berwarna ungu di bawah mikroskop. Contoh bakteri Gram positif meliputi Staphylococcus, Streptococcus, dan Bacillus.
Sebaliknya, bakteri Gram negatif memiliki dinding sel yang lebih tipis dan kompleks. Dinding sel mereka terdiri dari lapisan tipis peptidoglikan yang diapit di antara membran sitoplasma di bagian dalam dan membran luar di bagian luar. Membran luar ini kaya akan lipopolisakarida (LPS). Struktur ini membuat dinding sel bakteri Gram negatif lebih mudah ditembus oleh agen pelarut. Selama proses deklororisasi, lapisan peptidoglikan yang tipis tidak mampu menahan pengikatan kristal violet-iodine, sehingga warnanya hilang. Ketika pewarna tandingan safranin ditambahkan, bakteri ini akan menyerap warna merah muda atau merah. Contoh bakteri Gram negatif mencakup Escherichia coli (E. coli), Salmonella, dan Pseudomonas.
Klasifikasi berdasarkan pewarnaan Gram sangat krusial dalam berbagai bidang, terutama dalam diagnosis medis dan penanganan infeksi. Banyak antibiotik bekerja dengan menargetkan dinding sel bakteri. Karena perbedaan struktural yang signifikan antara dinding sel bakteri Gram positif dan Gram negatif, mereka memiliki kerentanan yang berbeda pula terhadap berbagai jenis antibiotik. Misalnya, beberapa antibiotik sangat efektif melawan bakteri Gram positif tetapi kurang efektif melawan bakteri Gram negatif, dan sebaliknya. Dengan mengetahui apakah patogen yang menyebabkan infeksi adalah Gram positif atau Gram negatif, dokter dapat memilih pengobatan antibiotik yang paling tepat dan efektif, sehingga meningkatkan peluang kesembuhan pasien dan mengurangi risiko resistensi antibiotik.
Selain untuk tujuan klinis, pewarnaan Gram juga merupakan alat penting dalam penelitian dasar mikrobiologi, ekologi mikroba, dan bioteknologi untuk mengidentifikasi dan mempelajari berbagai jenis bakteri yang ada. Memahami karakteristik dasar bakteri seperti ini membuka jalan untuk eksplorasi lebih lanjut mengenai biologi dan aplikasinya.