De contractiele vacuole is een gespecialiseerd type vacuole dat de hoeveelheid water in een cel regelt. In zoetwatermilieus is de concentratie van oplosmiddelen hypotoon, minder buiten dan binnen de cel. Onder deze omstandigheden zorgt osmose ervoor dat water uit het externe milieu zich in de cel ophoopt. De samentrekkende vacuole maakt deel uit van een beschermingsmechanisme dat voorkomt dat de cel te veel water opneemt en mogelijk sterft (scheurt) door een te hoge interne druk.
De samentrekkende vacuole verdrijft, zoals de naam al zegt, water uit de cel door zich samen te trekken. De groei (verzamelen van water) en samentrekking (uitdrijving van water) van de samentrekkende vacuole zijn periodiek. Een cyclus duurt enkele seconden, afhankelijk van de soort en de osmolariteit van de omgeving. De fase waarin water in de CV stroomt, wordt de diastole genoemd. Het samentrekken van de samentrekkende vacuole en het uitdrijven van water uit de cel wordt systole genoemd.
Water stroomt altijd eerst van buiten de cel naar het cytoplasma, en wordt pas daarna vanuit het cytoplasma naar de samentrekkende vacuole verplaatst voor uitdrijving. Soorten die een samentrekkende vacuole bezitten, gebruiken deze gewoonlijk altijd, zelfs in een zeer hypertonische (hoge concentratie oplosmiddelen) omgeving, omdat de cel de neiging heeft zijn cytoplasma zo aan te passen dat het nog hyperosmotischer wordt dan de omgeving. De hoeveelheid water die uit de cel wordt gestoten en de mate van samentrekking zijn gerelateerd aan de osmolariteit van de omgeving. In een hyperosmotische omgeving zal minder water worden uitgestoten en zal de samentrekkingscyclus langer duren.
De best begrepen contractiele vacuolen behoren tot de protisten Paramecium, Amoeba, Dictyostelium en Trypanosoma, en in mindere mate de groene alg Chlamydomonas. Niet alle soorten die een contractiele vacuole bezitten, zijn zoetwaterorganismen; ook sommige mariene micro-organismen, bodemmicro-organismen en parasieten hebben een contractiele vacuole. De samentrekkende vacuole overheerst bij soorten die geen celwand hebben, maar er zijn uitzonderingen (met name Chlamydomonas) die wel een celwand hebben. In de loop van de evolutie is de samentrekkende vacuole in meercellige organismen verloren gegaan, maar hij bestaat nog in het eencellige stadium van verschillende meercellige schimmels, alsmede in verschillende celtypen in sponzen (amoebocyten, pinacocyten en choanocyten).
Het aantal samentrekkende vacuolen per cel varieert, afhankelijk van de soort. Amoeben hebben er één, Dictyostelium discoideum, Paramecium aurelia en Chlamydomonas reinhardtii hebben er twee, en reuzenamoeben, zoals Chaos carolinensis, hebben er veel. Het aantal contractiele vacuolen in elke soort is meestal constant en wordt daarom gebruikt voor soortaanduidingen in de systematiek. De samentrekkende vacuole heeft in de meeste cellen verschillende structuren, zoals membraanplooien, tubuli, waterkanaaltjes en kleine blaasjes. Deze structuren worden het spongioom genoemd; de samentrekkende vacuole samen met het spongioom wordt soms het “contractiele vacuole complex” (CVC) genoemd. Het spongiome vervult verschillende functies bij het transport van water naar de contractiele vacuole en bij de lokalisatie en koppeling van de contractiele vacuole binnen de cel.
Paramecium en Amoeba bezitten grote contractiele vacuolen (gemiddelde diameter van respectievelijk 13 en 45 µm), die betrekkelijk gemakkelijk te isoleren, te manipuleren en te testen zijn. De kleinste bekende contractiele vacuolen behoren tot Chlamydomonas, met een diameter van 1,5 µm. In Paramecium, dat een van de meest complexe contractiele vacuolen heeft, is de vacuole omgeven door verschillende kanalen, die door osmose water opnemen uit het cytoplasma. Nadat de kanalen zich met water hebben gevuld, wordt het water in de vacuole gepompt. Als de vacuole vol is, drijft hij het water uit via een porie in het cytoplasma, die open en dicht kan. Andere protisten, zoals Amoeben, hebben CV’s die naar het oppervlak van de cel bewegen wanneer ze vol zijn en exocytose ondergaan. Bij Amoeben verzamelen contractiele vacuolen uitscheidingsresiduen, zoals ammoniak, uit de intracellulaire vloeistof door zowel diffusie als actief transport.