SARCOLEMMA: CHARAKTERISTIKA, STRUKTURA A FUNKCE - BIOLOGIE - 2025

Sarkolemou, také volal myolemma, je plazmatická membrána, která tvoří svalových buněk nebo vlákna kontraktilní tkání zvířat. Tato vlákna mají schopnost stahovat se tváří v tvář specifickým elektrickým podnětům, to znamená, že mohou zkrátit jejich délku, čímž se vytvoří mechanická síla, která umožňuje přemístění kloubů, pohyb a pohyb zvířat.

Svalové buňky jsou buňky velké délky (zejména pruhované); jsou to jaderné buňky, které mají všechny vnitřní organely charakteristické pro eukaryotické organismy: mitochondrie, endoplazmatické retikulum a Golgiho komplex, lysozomy, peroxisomy atd.

Strukturální uspořádání svalového vlákna (Zdroj: OpenStax přes Wikimedia Commons)

Na rozdíl od buněk v jiných tkáních jsou však složky buněk svalové tkáně specificky pojmenovány, což je pomáhá odlišit od ostatních nes kontraktilních buněk.

Jeho plazmatická membrána je tedy známa jako sarkolemma, cytosol jako sarkoplazma, endoplazmatické retikulum jako sarkoplazmatické retikulum a jeho mitochondrie jako sarkosomy.

Vlastnosti a struktura

Sarkolemma, stejně jako všechny buněčné membrány, je membrána složená z lipidové dvojvrstvy, ve které jsou lipidy uspořádány tak, že hydrofilní části „hledí“ na oba povrchy (intra- a extracelulární) a hydrofobní části jsou ve středu „čelí“.

Je přibližně 100 Ǻ tlustý a je to specializovaná membrána, protože mnoho jeho charakteristik souvisí s funkcemi svalových buněk.

V bezprostřední oblasti k vnějšímu obvodu sarkolemu je mnohem silnější vrstva (asi 500 Ǻ), což odpovídá extracelulární depozici středně hustých materiálů.

Tyto materiály představují bazální membránu, jejíž hustota se snižuje, jak se pohybuje od sarkolemmy, přibližuje se k extracelulárnímu prostoru a mísí se se základní hmotou okolní pojivové tkáně.

Sarkotubulární systém

Sarkolemma je excitovatelná membrána, která se v mnoha ohledech podobá plazmatické membráně neuronálních buněk, protože působí při vedení elektrických impulsů a má schopnost vést akční potenciál.

Kromě jejich zakrývání se tato membrána rozšiřuje do pruhovaných svalových vláken ve formě projekcí nebo invazí známých jako příčné tubuly nebo T tubuly, což představuje to, co mnozí autoři rozpoznávají jako sarkotubulární systém, jehož prostřednictvím se šíří impulsy nervózní do vláken.

Sarcolemma, sarkoplazma a T-tubuly (Zdroj: Arcadian přes Wikimedia Commons)

T-trubičky tohoto systému se promítají napříč k vazebným místům pásů A a I sarkomů v buňkách kosterních svalů, kde přicházejí do styku s tubulárním systémem sarkoplazmatického retikula v cytosolu (sarkoplazmě) stejného svalové vlákno.

Protože ke kontaktu mezi sarkoplazmatickým retikulem a tubulem T dochází takovým způsobem, že tubule je připojena ke každé straně membránou retikula, je tato „vytvořená struktura“ známa jako triáda.

Když tedy nervový impuls stimuluje sarkolemma na buněčném povrchu, depolarizace membrány „putuje“ nebo se šíří v celém rozsahu, včetně tubulů T ve styku s sarkoplazmatickým retikulem, které je zase v úzce souvisí s kontraktilními myofibrily (aktinovými a myosinovými vlákny).

Depolarizace tubulů T pak způsobuje depolarizaci sarkoplazmatického retikula, které způsobuje uvolňování iontů vápníku směrem k myofilamentům a aktivuje jejich kontrakci.

Sarcolemmální proteiny

Jak je tomu u všech buněčných membrán, sarkolemma je spojena s různými proteiny, integrálními a periferními, které mu poskytují řadu charakteristických funkčních vlastností.

Tyto proteiny jsou známé jako sarcolemmální proteiny a mnoho z nich přispívá k udržování strukturální integrity svalových vláken, protože působí proti fyzickým kontrakčním silám, které působí na sarkolemma.

Některé z těchto proteinů ukotvují vnitřní strukturu svalů k bazální membráně a extracelulární matrici. Mezi ně patří dystrofin, sarkoglykany, utrofin, dysferlin, caveolin, merosin a střední vlákna.

Protože svalové buňky mají vysoké energetické nároky, je sarkolemma také vybavena řadou integrálních proteinů ve formě kanálů, které usnadňují transport různých typů molekul do a z vnějšku buněk, včetně sacharidů, iontů a dalších.

Tyto proteiny kanálového typu jsou nezbytné pro svalovou kontrakci, protože díky nim se svalové vlákno může po depolarizaci vyvolané impulzem nervové vlákniny, která ho inervuje, vrátit do klidového stavu.

Sarcolemma funkce

Sarkolemma pracuje při vytváření svalových buněk a také plazmatické membrány jakéhokoli typu tělesných buněk. Proto tato membrána plní důležité funkce jako polopropustná bariéra pro průchod různých typů molekul a jako struktura pro udržování celulární integrity.

Extracelulární matrice spojená se sarkolemou má stovky polysacharidů, které umožňují svalovým buňkám ukotvit se k různým složkám, které tvoří a podporují svalovou tkáň, včetně dalších sousedních svalových vláken, což podporuje současnou kontrakci stejného svalu.

Zúžené svalové stahy vláken

Každé svalové vlákno přítomné v daném svalu je inervováno větvením specifického motorického neuronu, což stimuluje jeho kontrakci. Uvolňování acetylcholinu v místě nervové synapse mezi neuronem a sarkolemem vlákna vytváří „proud“, který se šíří a aktivuje sarkolemmální sodíkové kanály.

Aktivace těchto kanálů podporuje iniciaci akčního potenciálu, který začíná v místě synapse a je rychle distribuován skrz sarkolem. V pruhovaných svalových vláknech tento akční potenciál zase vyvolává receptory citlivé na napětí ve triádách vytvořených mezi T tubuly a sarkoplazmatickým retikulem.

Tyto receptory aktivují vápníkové kanály, jakmile „cítí“ přítomnost akčního potenciálu, což umožňuje uvolňování malého množství dvojmocného vápníku do sarkoplazmy (ze sarkoplazmatického retikula), čímž se zvyšuje jeho intracelulární koncentrace.

Vápník se váže na speciální místa ve struktuře proteinu zvaného troponin-C, čímž eliminuje inhibiční účinek na myofibrily, který má jiný asociovaný protein známý jako tropomyosin, stimulující kontrakci.

Reference

1. Bers, DM (1979). Izolace a charakterizace srdečního sarcolemmu. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) -Biomembranes, 555 (1), 131-146.
2. Deisch, JK (2017). Vývoj svalů a nervů ve zdraví a nemoci. In Swaiman's Pediatric Neurology (pp. 1029-1037). Elsevier.
3. Despopoulos, A., & Silbernagl, S. (2003). Barevný atlas fyziologie. Thieme.
4. Kardong, KV (2002). Obratlovci: srovnávací anatomie, funkce, vývoj (č. QL805 K35 2006). New York: McGraw-Hill.
5. Reed, R., Houston, TW, & Todd, PM (1966). Struktura a funkce sarkolemu kosterního svalu. Nature, 211 (5048), 534.