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細菌は、顕微鏡で見たときの外観とその他の特徴によって分類されています。グラム陰性細菌という分類は、グラム染色と呼ばれる化学的処理の適用後に細菌が何色に染色されるに基づくものです。グラム陰性細菌はこの処理によって赤く染まり、グラム陽性細菌は青く染まります。グラム陰性細菌とグラム陽性細菌は、その細胞壁の違いから異なる色で染色されます。それらの菌の種類によって、引き起こされる感染症の種類が異なり、効果的な抗菌薬の種類も異なります。
グラム陰性細菌は莢膜（きょうまく）という保護膜に覆われています。この莢膜には、細菌が白血球（感染に対する防御を担う細胞）に取り込まれるのを防ぐ働きがあります。グラム陰性細菌は莢膜の下に外膜をもち、それによりペニシリンなどの特定の抗菌薬から身を守ります。この外膜は、破壊されると内毒素（エンドトキシン）と呼ばれる有害物質を放出します。グラム陰性細菌の感染では、内毒素が症状が重症化する一因になります。
グラム陰性細菌による感染症としては以下のものがあります。
グラム陰性細菌は多くの重篤な感染症を引き起こしますが、具体的には、肺炎、腹膜炎（腹腔の内側を覆う膜の炎症）、尿路感染症、血流感染症、創傷または手術部位の感染症、髄膜炎などがあります。
グラム陰性細菌は抗菌薬への耐性をますます強めています。細菌が耐性をもつ理由としては、以下のものがあります。
特定の抗菌薬に対してもともと耐性がある
耐性化した細菌から遺伝子を獲得する
遺伝子に突然変異が起きる
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