用细菌细胞壁的结构和组成解释革兰氏染色的机制.

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原理
　　通过结晶紫初染和碘液媒染后,在细胞壁内形成了不溶于水的结晶紫与碘的复合物,革兰氏阳性菌由于其细胞壁较厚、肽聚糖网层次较多且交联致密,故遇乙醇或丙酮脱色处理时,因失水反而使网孔缩小,再加上它不含类脂,故乙醇处理不会出现缝隙,因此能把结晶紫与碘复合物牢牢留在壁内,使其仍呈紫色；而革兰氏阴性菌因其细胞壁薄、外膜层类脂含量高、肽聚糖层薄且交联度差,在遇脱色剂后,以类脂为主的外膜迅速溶解,薄而松散的肽聚糖网不能阻挡结晶紫与碘复合物的溶出,因此通过乙醇脱色后仍呈无色,再经沙黄等红色染料复染,就使革兰氏阴性菌呈红色.
　　染色的差异主要是由于阴性与阳性细菌细胞壁的差异所应起的.
　　①革兰氏阳性细菌的细胞壁G＋细菌细胞壁具有较厚（20-80nm）而致密的肽聚糖层,多达20层,占细胞壁成分的60%～90%,它同细胞膜的外层紧密相连.有的G＋细菌细胞壁中含有磷壁酸（teichoic-acid）,也称胞壁质（murein）,它是甘油和核糖醇的聚合物,磷壁酸通常以糖或氨基酸的酯而存在.由于磷壁酸带负电荷,它在细胞表面能调节阳离子浓度.磷壁酸与细胞生长有关,细胞生长中有自溶素（autolysins）酶类起作用,磷壁酸对自溶素有调节功能,阻止胞壁过度降解和壁溶.
　　如果细胞壁的肽聚糖层被消溶,G＋细胞成为原生质体（protoplasts）,细胞壁不复存在,而只存留细胞膜.除链球菌外,大多数G＋细菌细胞壁中含极少蛋白质.
　　②革兰氏阴性细菌的细胞壁 G—细菌细胞壁比G＋细菌细胞壁薄（15～20nm）而结构较复杂,分外膜（outer membrane）和肽聚糖层（2～3nm）（图2-10）.在细胞壁和细胞质膜之间有一个明显的空间,称为壁膜间隙（periplasmic space）.
　　外膜 G—细菌细胞壁外膜的基本成分是脂多糖（lipopolysaccharide,LPS）,它同细胞质膜相同之处也是双层类脂,但除磷脂外还含有多糖和蛋白质.
　　LPS的多糖部分包括核心多糖和O-特异多糖.O-特异多糖由重复分支的碳水化合物分子组成,含有已糖（葡萄糖、半乳糖和鼠李糖）和二脱氧已糖.由于糖的种类不同,使各种G—细胞具有不同特性的LPS.核心多糖（core polysaccharide）的主要组分是酮脱氧辛酸（ketodeoxyoctonate,KDO）.
　　外膜中还含有几种蛋白,如脂蛋白、通透蛋白.有些蛋白具有通孔作用（porin）,调控外界分子进入细胞；有的蛋白分子可以作为噬菌体的受体；许多G—细菌对高等生物有致病性是由LPS的成分决定的,它的毒性组分常称为内毒素（endotoxins）.
肽聚糖层
G—细菌细胞壁的肽聚糖层很薄,在大肠杆菌和其它细菌中仅有单层.肽聚糖层和外膜的内层之间通过脂蛋白连接起来.
壁膜间隙
G—细菌细胞壁的外膜与细胞质膜之间存在明显的壁膜间隙,一层薄的肽聚糖处于其间,肽聚糖层和细胞质膜之间的间隙较宽,肽聚糖层至外膜之间的间隙较窄.大肠杆菌的壁膜间隙宽度为12～15nm,呈胶胨态.其间含有三类蛋白质：水解酶,催化食物的初步降解；结合蛋白,启动物质转运过程；化学受体（chemoreceptors）,在趋化性中起作用的蛋白.
染色结果
　　革兰氏阳性菌都呈紫色,革兰氏阴性菌都呈红色.