SARKOLEMMA: CHARAKTERYSTYKA, BUDOWA I FUNKCJA - BIOLOGIA - 2026

Sarkolemą , zwany także myolemma, jest błona, która tworzy komórki mięśniowe lub włókien kurczliwych tkankach zwierząt. Włókna te mają zdolność kurczenia się w obliczu określonych bodźców elektrycznych, czyli mogą zmniejszać swoją długość, wytwarzając siłę mechaniczną, która umożliwia przemieszczanie się stawów, ruch i poruszanie się zwierząt.

Komórki mięśniowe to komórki o dużej długości (zwłaszcza prążkowane); są to komórki jądrzaste, które posiadają wszystkie wewnętrzne organelle charakterystyczne dla organizmów eukariotycznych: mitochondria, retikulum endoplazmatyczne i kompleks Golgiego, lizosomy, peroksysomy itp.

Organizacja strukturalna włókna mięśniowego (źródło: OpenStax za pośrednictwem Wikimedia Commons)

Jednak w przeciwieństwie do komórek w innych tkankach, składnikom komórek tkanki mięśniowej nadaje się specyficzne nazwy, które pomagają odróżnić je od innych komórek niekurczliwych.

Tak więc jego błona plazmatyczna jest znana jako sarkolemma, cytozol jako sarkoplazma, retikulum endoplazmatyczne jako retikulum sarkoplazmatyczne, a mitochondria jako sarkosomy.

Charakterystyka i struktura

Sarcolemma, podobnie jak wszystkie błony komórkowe, jest błoną złożoną z dwuwarstwy lipidowej, w której lipidy są zorganizowane w taki sposób, że części hydrofilowe „patrzą” w kierunku obu tych samych powierzchni (wewnątrz- i zewnątrzkomórkowej) i części hydrofobowych w środku stoją twarzą w twarz.

Ma około 100Ǻ grubości i jest wyspecjalizowaną błoną, ponieważ wiele jej cech jest związanych z funkcjami komórek mięśniowych.

W bezpośrednim sąsiedztwie zewnętrznego obwodu sarkolemmy znajduje się znacznie grubsza warstwa (około 500 about), co odpowiada zewnątrzkomórkowemu odkładaniu się umiarkowanie gęstych materiałów.

Materiały te reprezentują błonę podstawną, której gęstość zmniejsza się, gdy oddala się od sarkolemmy, zbliża się do przestrzeni zewnątrzkomórkowej i miesza się z substancją podstawową otaczającej tkanki łącznej.

Układ sarkoturowy

Sarcolemma jest pobudliwą błoną, która pod wieloma względami przypomina błonę plazmatyczną komórek neuronalnych, ponieważ przewodzi impulsy elektryczne i ma zdolność przewodzenia potencjału czynnościowego.

Oprócz ich pokrycia błona ta rozciąga się do włókien mięśni poprzecznie prążkowanych w postaci wypustek lub wgłębień zwanych kanalikami poprzecznymi lub kanalikami T, stanowiąc to, co wielu autorów rozpoznaje jako układ sarcotubular, przez który propagują się impulsy nerwowy we włókna.

Sarcolemma, sarkoplazma i kanaliki T (źródło: Arcadian za pośrednictwem Wikimedia Commons)

Kanaliki T tego układu wystają poprzecznie do miejsc wiązania prążków A i I sarkomerów w komórkach mięśnia prążkowanego, gdzie wchodzą w kontakt z układem rurkowym siateczki sarkoplazmatycznej w cytozolu (sarkoplazmie) tego samego włókno mięśniowe.

Ponieważ kontakt między siateczką sarkoplazmatyczną a kanalikiem T zachodzi w taki sposób, że kanalik jest przymocowany z każdej strony błoną siateczki, ta „struktura”, która się tworzy, jest znana jako triada.

Tak więc, gdy impuls nerwowy stymuluje sarkolemmę na powierzchni komórki, depolaryzacja błony „przemieszcza się” lub rozprzestrzenia w całości, w tym kanalików T w kontakcie z retikulum sarkoplazmatycznym, który z kolei znajduje się w blisko spokrewnione z kurczliwymi miofibrylami (włókna aktyny i miozyny).

Depolaryzacja kanalików T powoduje wówczas depolaryzację retikulum sarkoplazmatycznego, co powoduje uwolnienie jonów wapnia w kierunku miofilamentów, aktywując ich skurcz.

Białka sarkolemiczne

Jak w przypadku wszystkich błon komórkowych, sarkolema jest związana z różnymi białkami, integralnymi i obwodowymi, które zapewniają jej wiele charakterystycznych właściwości funkcjonalnych.

Białka te znane są jako białka sarkolemiczne i wiele z nich przyczynia się do utrzymania strukturalnej integralności włókien mięśniowych, ponieważ działają one przeciwko fizycznym siłom skurczu, które są wywierane na sarkolemmę.

Niektóre z tych białek zakotwiczają wewnętrzną strukturę mięśni w błonie podstawnej i macierzy zewnątrzkomórkowej. Należą do nich dystrofina, sarkoglikany, utrofina, dysferlina, kaweolina, merozyna i włókna pośrednie.

Ponieważ komórki mięśniowe mają duże zapotrzebowanie na energię, sarkolemma jest również wyposażona w szereg integralnych białek w postaci kanałów, które ułatwiają transport różnych rodzajów cząsteczek do iz komórki, w tym węglowodanów, jonów i innych.

Te białka kanałowe są niezbędne do skurczu mięśni, ponieważ dzięki nim włókno mięśniowe może wrócić do stanu spoczynkowego po depolaryzacji wywołanej impulsem unerwiającego je włókna nerwowego.

Funkcja Sarcolemma

Sarcolemma działa w tworzeniu komórek mięśniowych, a także w błonie plazmatycznej każdego rodzaju komórki ciała. Dlatego ta membrana spełnia ważne funkcje jako półprzepuszczalna bariera dla przechodzenia różnych typów cząsteczek oraz jako struktura utrzymująca integralność komórkową.

Macierz zewnątrzkomórkowa związana z sarkolemmą ma setki polisacharydów, które umożliwiają komórkom mięśniowym zakotwiczenie się w różnych składnikach tworzących i podtrzymujących tkankę mięśniową, w tym innych sąsiadujących włókien mięśniowych, sprzyjając jednoczesnemu skurczowi tego samego mięśnia.

Skurcz mięśni prążkowanych włókien

Każde włókno mięśniowe obecne w danym mięśniu jest unerwione przez rozgałęzienie określonego neuronu ruchowego, co stymuluje jego skurcz. Uwalnianie acetylocholiny w miejscu synapsy nerwu między neuronem a sarkolemą włókien generuje „prąd”, który rozprzestrzenia się i aktywuje sarkolemiczne kanały sodowe.

Aktywacja tych kanałów sprzyja inicjacji potencjału czynnościowego, który zaczyna się w miejscu synapsy i jest szybko rozprowadzany w całym sarkolemmie. Z kolei we włóknach mięśni poprzecznie prążkowanych ten potencjał czynnościowy pobudza receptory wrażliwe na napięcie w triadach utworzonych między kanalikami T a retikulum sarkoplazmatycznym.

Receptory te aktywują kanały wapniowe, gdy „wyczują” obecność potencjału czynnościowego, umożliwiając uwolnienie niewielkich ilości dwuwartościowego wapnia do sarkoplazmy (z siateczki sarkoplazmatycznej), zwiększając jego stężenie wewnątrzkomórkowe.

Wapń wiąże się ze specjalnymi miejscami w strukturze białka zwanego troponiną-C, eliminując hamujący wpływ na miofibryle innego białka związanego z tym, znanym jako tropomiozyna, stymulując skurcz.

Bibliografia

1. Bers, DM (1979). Izolacja i charakterystyka sarkolemmy serca. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) -Biomembranes, 555 (1), 131-146.
2. Deisch, JK (2017). Rozwój mięśni i nerwów w zdrowiu i chorobach. W Swaiman's Pediatric Neurology (str. 1029-1037). Elsevier.
3. Despopoulos, A. i Silbernagl, S. (2003). Atlas fizjologii kolorów. Thieme.
4. Kardong, KV (2002). Kręgowce: anatomia porównawcza, funkcja, ewolucja (nr QL805 K35 2006). Nowy Jork: McGraw-Hill.
5. Reed, R., Houston, TW i Todd, PM (1966). Budowa i funkcja sarkolemmy mięśnia szkieletowego. Naturę, 211 (5048), 534.