Was ist die Funktion der kontraktilen Vakuole bei Protozoen? Was ist eigentlich die kontraktile Vakuole? Lesen Sie mehr darüber!
Was ist eigentlich die kontraktile Vakuole?
Die kontraktile Vakuole ist eine subzelluläre Struktur oder Organelle, die im Inneren der Protozoen-Zelle zu finden ist. Sie ist ein einzelnes, klares, transparentes, abgerundetes und pulsierendes Zellorganell.
Früher wurde sie als pulsatile oder pulsierende Vakuole bezeichnet. Sie ist mit wässriger Flüssigkeit gefüllt und bleibt von einer Einheitsmembran umschlossen, während sie im Zytoplasma schwimmt.
Wie der Name schon sagt, ist sie eine Vakuole, die sich zusammenzieht und Wasser aus der Zelle ausstößt. Sie zeigt eine periodische Ausdehnung und Kontraktion.
Die Ausdehnung der kontraktilen Vakuole führt zu einer Wasseransammlung innerhalb der Organelle, und die Kontraktion der Vakuole führt zu einem Wasserausstoß aus der kontraktilen Vakuole.
Die kontraktile Vakuole ist die Niere der einzelligen Protozoen. Sie zeigt die rhythmische Bewegung von Systole und Diastole.
Ein Zyklus von Systole und Diastole dauert mehrere Sekunden, abhängig von der Spezies und der Osmolarität der Umgebung.
Die Phase, in der Wasser in die kontraktile Vakuole fließt, wird Diastole genannt. Und das Zusammenziehen der kontraktilen Vakuole und der Ausstoß von Wasser aus der Zelle wird Systole genannt.
In einigen Protozoen wie Amoeba proteus gibt es nur eine kontraktile Vakuole in jedem Individuum. In anderen Protozoen wie Dictyostelium discoideum, Paramecium aurelia und Chlamydomonas reinhardtii gibt es zwei kontraktile Vakuolen, und in Riesenamöben, wie Chaos carolinensis, gibt es viele.
Abhängig von der Art kann die Vakuole an einer festen Position verbleiben, während sie mit dem Endoplasma verbunden ist, oder sie kann innerhalb der Zelle zirkulieren, indem sie enge Wechselwirkungen mit dem Endoplasma aufrechterhält.
Die Elektronenmikroskopie der kontraktilen Vakuolen in Paramecium hat einige der Tubuli des endoplasmatischen Retikulums, nephridiale Tubuli, Feeder-Kanäle, akzessorische Vakuolen und der kontraktilen Hauptvakuole gezeigt. All dies hilft bei der ordnungsgemäßen Funktion der kontraktilen Vakuole.
Die regelmäßige Evakuierung von Wasser legt einen Vergleich mit den Nieren komplizierterer Tiere nahe, und in der Tat haben viele Arbeiter den kontraktilen Vakuolen die Kraft der Ausscheidung oder Osmoregulation zugeschrieben. Andere haben vorgeschlagen, dass sie eine respiratorische Funktion ausüben.
Die Bildung und das Wachstum (oder „Diastole“) der kontraktilen Vakuolen kann von wichtigen sekretorischen Prozessen begleitet sein, obwohl es keine direkten Hinweise darauf gibt, was in der Vakuolenflüssigkeit gelöst ist.
Was ist die Funktion der kontraktilen Vakuole? (Ausführlich erklärt)
Die Hauptfunktion der kontraktilen Vakuole ist die Aufrechterhaltung der Aufgabe der Osmoregulation und des Abtransports von Wasser aus der Zelle. Sie hilft bei der Regulierung der Wasserkonzentration innerhalb der Zelle.
Sie tut dies durch die ordnungsgemäße Aufrechterhaltung eines konstanten osmotischen Drucks in den Flüssigkeiten eines Organismus durch die Kontrolle der Wasser- und Salzkonzentrationen in einer ausgewogenen Weise, so dass die Zelle nicht durch Zytolyse gerissen wird.
In einfachen Worten, die wesentliche Funktion der kontraktilen Vakuole ist es, Wasser aus der Zelle zu pumpen durch einen Prozess, der Osmoregulation genannt wird, was eigentlich die Regulierung des osmotischen Drucks ist.
Die Abfallstoffe wie das Ammoniak können durch die Vakuolen ausgeschieden werden. Das Wasser und die anderen Salze werden ebenfalls nur durch diese Vakuolen ausgeschieden, um das osmotische Gleichgewicht aufrechtzuerhalten.
Spezies, die eine kontraktile Vakuole besitzen, nutzen die Organelle typischerweise immer, selbst in sehr hypertonen (hohe Konzentration von gelösten Stoffen) Umgebungen, da die Zelle dazu neigt, ihr Zytoplasma so anzupassen, dass es noch hyperosmotischer wird als die Umgebung. Alles dank der kontraktilen Vakuole.
In aquatischer Umgebung ist die Konzentration der gelösten Stoffe hypoton, also außerhalb der Zelle geringer als innerhalb. Unter diesen Bedingungen reichert sich durch Osmose Wasser aus der äußeren Umgebung in der Zelle an.
Die kontraktile Vakuole wirkt als Teil eines Schutzmechanismus, der verhindert, dass die Zelle zu viel Wasser aufnimmt und durch zu hohen Innendruck zerreißt.
Die kontraktile Vakuole wirkt einfach wie eine Wasserpumpe. Sie können während der Diastole langsam Wasser ansammeln und während der Systole die Flüssigkeit periodisch schnell in das Medium ausstoßen.
Nach Patel und Docampo (2010), untersucht in D. discoideum werden kontraktile Vakuolen als saure Kalziumspeicher angesehen und es wurde vorgeschlagen, dass sie an der Ca2 +-Sekretion und Signalübertragung beteiligt sind.
Auch nach Sriskanthadevan, 2009 wird berichtet, dass der Dictyostelium CV ein Ca2 +-sensitives Zelladhäsionsmolekül DdDAD-1 enthält. Dieses Molekül wird auf freien Ribosomen synthetisiert und zum CV transportiert, um dort in die Plasmamembran eingebaut zu werden.
Wie sieht die kontraktile Vakuole aus?
Betrachten Sie einen Einzeller wie Ameoaba, Paramecium, etc. unter dem Mikroskop, dann sieht die kontraktile Vakuole einfach aus wie eine transparente, geräumige, abgerundete, membranumschlossene, wassergefüllte Zellorganelle innerhalb der Zelle.
Wenn Sie die kontraktile Vakuole weiter betrachten, werden Sie die rhythmischen Phasen des Sammelns von Wasser (Expansion) und des Ausstoßens von Wasser (Kontraktion) nach jeweils einigen Sekunden beobachten, abhängig von der Spezies und der Umgebungsosmolarität.
Bei Paramecium ist die kontraktile Vakuole im Vergleich zu anderen Protozoen sehr komplex und weit entwickelt.
Auch verschiedene Tubuli und Kanäle sowie akzessorische Vakuolen finden sich an der kontraktilen Vakuole, die zusammen die Osmoregulation aufrechterhalten.
Bei anderen Protozoenarten wie den Tokophrya, wie auch bei Suctoria und Ciliata im Allgemeinen, hat die kontraktile Vakuole einen permanenten Kanal, der sie mit der Außenwelt verbindet. Der Kanal scheint eine sehr ausgeklügelte Struktur zu haben und besteht aus einer Pore, einem Kanal und einem schmalen Röhrchen, das sich in einer Papille befindet, die weit in den Hohlraum der kontraktilen Vakuole hineinragt.
Abhängig von der Art kann es nur eine, oder zwei, oder viele kontraktile Vakuolen in der Zelle geben. Die Anzahl der Vakuolen in der Zelle wird direkt von der Süßwasserumgebung beeinflusst.
Die kontraktile Vakuole hat eine Pore oder einen Kanal, der sie mit der Außenwelt verbindet, um das überschüssige Wasser und die Abfälle aus der Zelle herauszubefördern.
Die kontraktile Vakuole kann in mehrzelligen Organismen nicht gesehen werden, außer in einigen Blutzellen des Frosches, des Meerschweinchens und des Menschen, wie kürzlich entdeckt. Sie existiert jedoch im einzelligen Stadium einiger mehrzelliger Pilze und in mehreren Zelltypen von Schwämmen, einschließlich Amöbozyten, Pinazozyten und Choanozyten.
Die kontraktile Vakuole bleibt entweder fixiert oder bewegt sich im Zytoplasma, während sie in enger Verbindung mit dem Endoplasma steht. Im Großen und Ganzen unterscheiden sich die CV-Morphologien und Verhaltensweisen bei verschiedenen Organismen.
Was würde passieren, wenn die kontraktile Vakuole aufhört zu arbeiten?
Eine kontraktile Vakuole (CV) ist eine membrangebundene osmoregulatorische Organelle von Süßwasser- und Bodenamöben und anderen Protozoen, die überschüssiges zytosolisches Wasser, das osmotisch aufgenommen wurde, ausscheidet und nach außen abgibt, so dass die zytosolische Osmolarität unter einer bestimmten osmotischen Bedingung konstant gehalten wird.
Für Süßwasser- und aquatische Protozoen ist es ein Muss, dass ihre Zelle kein übermäßiges Wasser im Zytoplasma hat, da die Zelle sonst durch Zytolyse platzt oder zerreißt.
In Süßwasserumgebungen ist die Konzentration der gelösten Stoffe innerhalb der Zelle höher als außerhalb der Zelle. Unter diesen Bedingungen strömt Wasser aus der Umgebung durch Osmose in die Zelle.
Deshalb strömt, wenn sich die Protozoen im Wasser befinden, das umgebende Wasser aus der Umgebung immer durch die Membranporen in das Zytoplasma der Zelle. Dann wird das Wasser aus dem Zytoplasma in die kontraktile Vakuole zum Ausstoßen bewegt, wenn es einen überschüssigen Wassereintritt gibt.
Die kontraktile Vakuole hilft der Zelle, dieses überschüssige Wasser bei sehr hypertonischen (hohe Konzentration von gelösten Stoffen) Umgebungen zu speichern, so dass die Zelle ihr Zytoplasma anpassen kann, um noch hyperosmotischer als die Umgebung zu werden.
Wenn sich die Zelle in hyperosmotischen Umgebungen befindet, wird weniger Wasser ausgestoßen und der Kontraktionszyklus von CV wird länger sein.
Damit ist geklärt, dass die kontraktile Vakuole die Organelle ist, die die Zelle vor zellulärer Expansion und Explosion aufgrund von zu viel Wasser im Zytoplasma schützt. Sie schützt, indem sie das überschüssige Wasser durch Kontraktion aus der Zelle verdrängt.
Wenn also die kontraktile Vakuole aufhört zu arbeiten, würde die Zelle explodieren und zerreißen, was zum Tod des Protozoen führen würde.
In welchen Protozoen kommt die kontraktile Vakuole vor?
Die kontraktile Vakuole ist in vielen Protozoen vorhanden. Einige der bekanntesten Protozoen, die CV haben, sind Amoeba, Paramecium, Euglena, Chlamydomonas, Chaos, etc.
Bei Amoeba ist eine einzelne kontraktile Vakuole am hinteren Ende des Endoplasmas vorhanden. Diese ist rundlich und mit einer wässrigen Flüssigkeit gefüllt, die von einer Membran umschlossen ist. Um die CV herum befinden sich verschiedene Nahrungsvakuolen und Mitochondrien.
In Paramecium gibt es 2 CV in der Zelle, die fest im Endoplasma positioniert sind. Jeweils eine Vakuole liegt in der Nähe des Körperendes, nahe der Dorsalfläche. In jeder CV befinden sich radiale Kanäle, die in das Cytoplasma hineinreichen, sowie verschiedene akzessorische Vakuolen, Kanäle und Tubuli.
In Euglena liegt die CV in einer dichten osmoregulatorischen Zone, die von verschiedenen akzessorischen Vakuolen umgeben ist, die wahrscheinlich zu einer großen Vakuole verschmelzen. Die CV leiten das Wasser über das Reservoir, den Cytopharynx und das Cytostom ab.
In Chlamydomonas befinden sich zwei kontraktile Vakuolen in der Nähe des vorderen Endes der Zelle, d.h. in der Nähe der Basen der Flagellen. Die kleinsten bekannten kontraktilen Vakuolen gehören zu Chlamydomonas, mit einem Durchmesser von 1,5 µm.
In Chaos, das zur Gattung der Riesenamöben gehört, gibt es mehrere kontraktile Vakuolen, d.h. 2 oder mehr als 2. In Chaos carolinensis gibt es mehr als 2 CVs, um den großen osmotischen Druck der Riesenzelle aufrechtzuerhalten.
Was ist der Unterschied zwischen kontraktilen Vakuolen und Nahrungsvakuolen?
Der Hauptunterschied zwischen den Nahrungsvakuolen und den kontraktilen Vakuolen liegt in ihrer Funktion. Die Nahrungsvakuolen sind an der Verdauung beteiligt, während die kontraktilen Vakuolen an der Osmoregulation beteiligt sind.
Beide enthalten wässrige Flüssigkeit. Die kontraktilen Vakuolen enthalten das überschüssige zytoplasmatische Wasser zusammen mit verschiedenen Abfallstoffen, die ausgeschieden werden müssen.
Während die Nahrungsvakuolen Wasser zusammen mit den verschiedenen Verdauungsenzymen enthalten. Während des Verdauungsprozesses ist die Reaktion innerhalb der Nahrungsvakuole zuerst sauer und dann alkalisch.
Nahrungsvakuolen sind kleine Säcke, die im Zellzytoplasma von Protisten, Pflanzen, Pilzen und in einigen Tieren verteilt sind.
Während kontraktile Vakuolen hauptsächlich in aquatischen Protozoen vorhanden sind und an der Osmoregulation in der Zelle beteiligt sind.
Ohne das Vorhandensein von Nahrungsvakuolen kann der Organismus keine Nahrung verdauen und so keine Energie für seine täglichen Aktivitäten gewinnen.
Und ohne kontraktile Vakuolen gibt es keine Osmoregulation der Zelle und so können die Zellen platzen und reißen, wenn sie im Wasser sind.
Endozytose ist die Methode, die Nahrungsvakuolen bildet. Das Zusammenziehen und Entspannen der Vakuole, um Wasser aus der Zelle zu drücken, ist hingegen die Methode, die kontraktile Vakuolen bildet.