Les parois cellulaires des bactéries Gram-positives contiennent une épaisse couche de peptidoglycane, un polysaccharide complexe. Les parois cellulaires des bactéries à Gram négatif, quant à elles, contiennent une fine couche de peptidoglycane entourée d'une membrane externe.
La procédure de coloration de Gram implique l'application séquentielle d'une solution de cristal violet, d'une solution d'iode, d'une solution d'acétone-alcool et d'une solution de safranine. Le cristal violet est la principale coloration qui pénètre dans les parois cellulaires des bactéries Gram-positives et Gram-négatives. L'iode est ensuite ajouté pour former un complexe avec le cristal violet, renforçant encore la coloration des parois cellulaires. La solution acétone-alcool agit comme un agent de différenciation, provoquant la décoloration des parois cellulaires des bactéries à Gram négatif. Enfin, de la safranine est ajoutée comme contre-colorant, colorant les parois cellulaires décolorées des bactéries à Gram négatif.
La coloration de Gram n'est généralement pas appliquée aux eucaryotes en raison des différences dans les structures de leurs parois cellulaires. Les eucaryotes, qui comprennent les champignons, les plantes et les animaux, ont des parois cellulaires principalement composées de cellulose ou de chitine. Ces composants de la paroi cellulaire ne réagissent pas avec la coloration de Gram de la même manière que les parois cellulaires du peptidoglycane des bactéries. En conséquence, les eucaryotes ne conservent généralement pas la coloration de Gram et apparaissent incolores lorsqu'ils sont observés au microscope après la coloration de Gram.
Une autre raison pour laquelle la coloration de Gram n’est généralement pas appliquée aux eucaryotes est qu’elle n’est pas nécessaire à leur identification et à leur différenciation. Les eucaryotes sont classés en différents groupes en fonction de leur morphologie, de leurs caractéristiques génétiques et d'autres structures cellulaires spécifiques. Différentes techniques de coloration, telles que la coloration à l'hématoxyline et à l'éosine, sont couramment utilisées pour visualiser et différencier les cellules eucaryotes.
En résumé, la coloration de Gram est principalement utilisée pour la classification et l’identification des bactéries en fonction de la structure de leur paroi cellulaire. Il n’est pas couramment appliqué aux eucaryotes car leurs parois cellulaires diffèrent de celles des bactéries et ils peuvent être identifiés efficacement à l’aide de méthodes de coloration alternatives.