Qual è la funzione del vacuolo contrattile nei protozoi? Cos’è effettivamente il vacuolo contrattile? Per saperne di più

Cos’è effettivamente il vacuolo contrattile?

Il vacuolo contrattile è una struttura subcellulare o organello che si vede all’interno della cellula protozoaria. È un organello cellulare singolo, chiaro, trasparente, arrotondato e pulsante.

In precedenza era chiamato vacuolo pulsante o pulsatile. È pieno di liquido acquoso e rimane racchiuso da una membrana unitaria mentre galleggia nel citoplasma.

Come suggerisce il nome, è un vacuolo che si contrae ed espelle l’acqua dalla cellula. L’espansione del vacuolo contrattile porta alla raccolta dell’acqua all’interno dell’organello, e la contrazione del vacuolo porta all’espulsione dell’acqua dal vacuolo contrattile.

Il vacuolo contrattile è il rene dei protozoi unicellulari. Mostra il movimento ritmico di sistole e diastole.

Un ciclo di sistole e diastole dura diversi secondi, a seconda della specie e dell’osmolarità dell’ambiente.

La fase in cui l’acqua scorre nel vacuolo contrattile è chiamata diastole. E la contrazione del vacuolo contrattile e l’espulsione dell’acqua dalla cellula è chiamata sistole.

In alcuni protozoi come Amoeba proteus, c’è solo un vacuolo contrattile in ogni individuo. In altri protozoi come Dictyostelium discoideum, Paramecium aurelia, e Chlamydomonas reinhardtii ci sono due vacuoli contrattili, e nelle Amoeba giganti, come Chaos carolinensis, ce ne sono molti.

A seconda del tipo di specie, il vacuolo può rimanere in una posizione fissa mentre è attaccato all’endoplasma, o può circolare all’interno della cellula mantenendo strette interazioni con l’endoplasma.

La microscopia elettronica dei vacuoli contrattili nel Paramecium ha rivelato alcuni dei tubuli del reticolo endoplasmatico, tubuli nefridiali, canali di alimentazione, vacuoli accessori e del vacuolo contrattile principale. Tutti questi aiutano il buon funzionamento del vacuolo contrattile.

L’evacuazione regolare dell’acqua suggerisce un confronto con i reni di animali più complicati, e infatti, molti lavoratori hanno attribuito ai vacuoli contrattili il potere di escrezione o di osmoregolazione. Altri hanno suggerito che svolgano una funzione respiratoria.

La formazione e la crescita (o “diastole”) dei vacuoli contrattili possono essere accompagnate da importanti processi secretori, anche se non ci sono prove dirette su cosa sia disciolto nel liquido vacuolare.

Qual è la funzione dei vacuoli contrattili? (Spiegato in dettaglio)

La funzione principale del vacuolo contrattile è quella di mantenere il compito di osmoregolazione e di rimozione dei rifiuti di acqua dalla cellula. Aiuta a regolare la concentrazione d’acqua all’interno della cellula.

Lo fa attraverso il corretto mantenimento di una pressione osmotica costante nei fluidi di un organismo attraverso il controllo delle concentrazioni di acqua e sale in modo equilibrato in modo che la cellula non si rompa a causa della citolisi.

In parole semplici, la funzione significativa del vacuolo contrattile è quella di pompare l’acqua fuori dalla cellula attraverso un processo chiamato osmoregolazione, che è in realtà la regolazione della pressione osmotica.

Le scorie come l’ammoniaca possono essere espulse attraverso i vacuoli. Anche l’acqua e gli altri sali vengono rimossi attraverso questi vacuoli solo per mantenere l’equilibrio osmotico.

Le specie che possiedono un vacuolo contrattile tipicamente usano sempre l’organello, anche in ambienti molto ipertonici (alta concentrazione di soluti), poiché la cellula tende a regolare il suo citoplasma per diventare ancora più iperosmotica dell’ambiente. Tutto grazie al vacuolo contrattile.

In ambienti acquatici, la concentrazione di soluti è ipotonica, minore all’esterno che all’interno della cellula. In queste condizioni, l’osmosi provoca l’accumulo nella cellula di acqua proveniente dall’ambiente esterno.

Il vacuolo contrattile agisce come parte di un meccanismo di protezione che impedisce alla cellula di assorbire troppa acqua e di rompersi per l’eccessiva pressione interna.

Il vacuolo contrattile agisce semplicemente come la pompa dell’acqua. Possono accumulare lentamente l’acqua durante la diastole, e possono periodicamente espellere il liquido rapidamente nel mezzo durante la sistole.

Secondo Patel e Docampo, 2010 come studiato in D. discoideum, i vacuoli contrattili sono considerati depositi acidi di calcio e sono stati proposti per essere coinvolti nella secrezione di Ca2+ e nella segnalazione.

Inoltre, secondo Sriskanthadevan, 2009 il CV di Dictyostelium è segnalato per contenere una molecola di adesione cellulare sensibile al Ca2+ DdDAD-1. Questa molecola è sintetizzata sui ribosomi liberi e trasportata al CV per l’inserimento nella membrana plasmatica.

Come appare il vacuolo contrattile?

Se si guarda un protozoo come Ameoaba, Paramecium, ecc. al microscopio, il vacuolo contrattile appare semplicemente come un organello trasparente, spazioso, arrotondato, circondato da membrana e riempito d’acqua all’interno della cellula.

Se si continua a guardare il vacuolo contrattile si osservano le fasi ritmiche di raccolta dell’acqua (espansione) e di espulsione dell’acqua (contrazione) ogni diversi secondi, a seconda della specie e dell’osmolarità ambientale.

Nel Paramecium si osserva un vacuolo contrattile molto complesso e avanzato rispetto ad altri protozoi.

Si trovano anche vari tubuli, e canali insieme a vacuoli accessori tutti sul vacuolo contrattile che insieme mantengono l’osmoregolazione.

In altre specie di protozoi come i Tokophrya, come nei Suctoria e Ciliata in generale, il vacuolo contrattile ha un canale permanente che lo collega con l’esterno. Il canale sembra avere una struttura molto elaborata ed è composto da un poro, un canale e uno stretto tubulo situato in una papilla che è ben sporgente nella cavità del vacuolo contrattile.

A seconda della specie ci possono essere solo uno, o due, o molti vacuoli contrattili nella cellula. Il numero di vacuoli presenti all’interno della cellula è direttamente influenzato dall’ambiente di acqua dolce.

Il vacuolo contrattile ha un poro o un canale che lo collega con il mondo esterno per espellere l’eccesso di acqua e i rifiuti dalla cellula.

Il vacuolo contrattile non può essere visto negli organismi multicellulari tranne che in alcune cellule del sangue della rana, della cavia e dell’uomo come scoperto recentemente. Tuttavia, esiste ancora nello stadio unicellulare di diversi funghi multicellulari e in diversi tipi di cellule nelle spugne, tra cui amebociti, pinacociti e choanociti.

Il vacuolo contrattile rimane fisso o in movimento nel citoplasma mentre è in stretta associazione con l’endoplasma. In senso lato, le morfologie e i comportamenti del CV differiscono tra i vari organismi.

Cosa accadrebbe se il vacuolo contrattile smettesse di funzionare?

Un vacuolo contrattile (CV) è un organello osmoregolatore legato alla membrana delle amebe d’acqua dolce e del suolo e di altri protozoi che segrega l’acqua citosolica in eccesso acquisita osmoticamente e la espelle verso l’esterno della cellula in modo da mantenere costante l’osmolarità citosolica in una data condizione osmotica.

Per i protozoi d’acqua dolce e acquatici, è indispensabile che la loro cellula non abbia un eccesso di acqua nel citoplasma, altrimenti la cellula scoppierà o si romperà a causa della citolisi.

In ambienti d’acqua dolce, la concentrazione di soluti all’interno della cellula è più alta che all’esterno della cellula. In queste condizioni, l’acqua fluisce dall’ambiente nella cellula per osmosi.

Quindi, ecco perché quando i protozoi sono presenti in acqua, l’acqua circostante dall’ambiente fluisce sempre nel citoplasma della cellula attraverso i pori della membrana. Poi l’acqua viene spostata dal citoplasma nel vacuolo contrattile per essere espulsa se c’è l’ingresso di acqua in eccesso.

Il vacuolo contrattile aiuta la cellula a conservare l’acqua in eccesso in ambienti molto ipertonici (alta concentrazione di soluti) in modo che la cellula possa regolare il suo citoplasma per diventare ancora più iperosmotica dell’ambiente.

Mentre, nel caso in cui la cellula si trovi in ambienti iperosmotici, verrà espulsa meno acqua e il ciclo di contrazione del CV sarà più lungo.

Quindi, è ben chiaro che il vacuolo contrattile è l’organello che protegge la cellula dall’espansione ed esplosione cellulare dovuta a troppa acqua nel citoplasma. Protegge espellendo l’acqua in eccesso dalla cellula contraendosi.

E così, se il vacuolo contrattile smette di funzionare la cellula esploderebbe e si romperebbe portando alla morte del protozoo.

In quali protozoi si vede il vacuolo contrattile?

Il vacuolo contrattile è presente in molti protozoi. Alcuni dei protozoi più noti che hanno il CV sono Amoeba, Paramecium, Euglena, Chlamydomonas, Chaos, ecc.

In Amoeba, un singolo vacuolo contrattile è presente all’estremità posteriore dell’endoplasma. Questo è arrotondato, e riempito con un fluido acquoso che è racchiuso da una membrana. Intorno al CV si trovano vari vacuoli alimentari e mitocondri.

In Paramecium, ci sono 2 CV nella cellula che sono posizionati in modo fisso nell’endoplasma. Un vacuolo si trova vicino ad ogni estremità del corpo, vicino alla superficie dorsale. In ogni CV si trovano canali radiali che si estendono nel citoplasma insieme a vari vacuoli accessori, canali e tubuli.

In Euglena, il CV è situato in una densa zona osmoregolatrice essendo circondato da vari vacuoli accessori, che probabilmente si fondono insieme per formare un grande vacuolo. Il CV scarica l’acqua attraverso il serbatoio, il citofaringe e il citostoma.

In Chlamydomonas, due vacuoli contrattili sono situati vicino alla parte anteriore della cellula, cioè vicino alle basi dei flagelli. I più piccoli vacuoli contrattili conosciuti appartengono a Chlamydomonas, con un diametro di 1,5 µm.

In Chaos che rientra nel genere delle Amoeba giganti, ci sono vacuoli contrattili multipli, cioè 2 o più di 2. Nel Chaos carolinensis, ci sono più di 2 CV per mantenere la grande pressione osmotica della cellula gigante.

Qual è la differenza tra vacuolo contrattile e vacuolo alimentare?

La differenza chiave tra i vacuoli alimentari e i vacuoli contrattili è nella loro funzione. I vacuoli alimentari sono coinvolti nella digestione mentre i vacuoli contrattili sono coinvolti nell’osmoregolazione.

Entrambi contengono liquido acquoso. I vacuoli contrattili conterranno l’acqua citoplasmatica in eccesso insieme a vari rifiuti da espellere.

Mentre i vacuoli alimentari conterranno acqua insieme ai vari enzimi digestivi. Durante il processo di digestione, la reazione all’interno del vacuolo alimentare è prima acida e poi alcalina.

I vacuoli alimentari sono piccole sacche distribuite nel citoplasma cellulare di protisti, piante, funghi e in alcuni animali.

Come i vacuoli contrattili sono presenti soprattutto nei protozoi acquatici e sono coinvolti nell’osmoregolazione della cellula.

Senza la presenza di vacuoli alimentari, l’organismo non può digerire il cibo e quindi non può acquisire energia per le sue attività quotidiane.

E, senza vacuoli contrattili, non ci sarà osmoregolazione della cellula e quindi le cellule possono scoppiare e rompersi quando sono in acqua.

L’endocitosi è il metodo che forma i vacuoli alimentari. Invece, la contrazione e il rilassamento del vacuolo per spingere l’acqua fuori dalla cellula è il metodo che forma i vacuoli contrattili.