SARCOLEMMA: CHARAKTERISTIKA, ŠTRUKTÚRA A FUNKCIA - BIOLÓGIE - 2026

Sarkolemou , tiež volal myolemma, je plazmatická membrána, ktorá tvorí svalových buniek alebo vlákna kontraktilné tkanív zvierat. Tieto vlákna majú schopnosť sťahovať sa tvárou v tvár špecifickým elektrickým stimulom, to znamená, že môžu zmenšovať svoju dĺžku, čím vytvárajú mechanickú silu, ktorá umožňuje premiestňovanie kĺbov, pohyb a chôdzu zvierat.

Svalové bunky sú bunky veľkej dĺžky (najmä pruhované bunky); sú to jadrové bunky, ktoré majú všetky vnútorné organely charakteristické pre eukaryotické organizmy: mitochondrie, endoplazmatické retikulum a Golgiho komplex, lyzozómy, peroxizómy atď.

Štrukturálna organizácia svalového vlákna (Zdroj: OpenStax prostredníctvom Wikimedia Commons)

Na rozdiel od buniek v iných tkanivách sú však zložky buniek svalového tkaniva označené špecifickým menom, ktoré ich pomáha odlíšiť od ostatných nezmluvných buniek.

Plazmatická membrána je teda známa ako sarkolemma, cytosol ako sarkoplazma, endoplazmatické retikulum ako sarkoplazmatické retikulum a jeho mitochondrie ako sarkozómy.

Charakteristiky a štruktúra

Sarkolemma, rovnako ako všetky bunkové membrány, je membrána zložená z lipidovej dvojvrstvy, v ktorej sú lipidy usporiadané takým spôsobom, že hydrofilné časti „pozerajú“ na obidva povrchy (intra- a extracelulárne) a hydrofóbne časti. sú „v centre“.

Je približne 100 Ǻ hrubý a je to špecializovaná membrána, pretože mnohé z jeho charakteristík súvisia s funkciou svalových buniek.

V bezprostrednej oblasti k vonkajšiemu obvodu sarkolemmy je oveľa silnejšia vrstva (asi 500 um), ktorá zodpovedá extracelulárnemu ukladaniu stredne hustých materiálov.

Tieto materiály predstavujú bazálnu membránu, ktorej hustota sa znižuje s tým, ako sa pohybuje od sarkolemmy, blíži sa k extracelulárnemu priestoru a zmieša sa so základnou látkou okolitého spojivového tkaniva.

Sarkotubulárny systém

Sarkolemma je excitačná membrána, ktorá sa v mnohých ohľadoch podobá plazmatickej membráne neurónových buniek, pretože funguje tak, že vedie elektrické impulzy a má schopnosť viesť akčný potenciál.

Okrem ich zakrývania sa táto membrána rozširuje do priečne pruhovaných svalových vlákien vo forme projekcií alebo invagácií známych ako priečne tubuly alebo T tubuly, čo predstavuje to, čo mnohí autori rozpoznávajú ako sarkotubulárny systém, prostredníctvom ktorého sa šíria impulzy nervózny do vlákien.

Sarkolemma, sarkoplazma a T-tubuly (Zdroj: Arcadian via Wikimedia Commons)

T-kanáliky tohto systému vyčnievajú naprieč k väzbovým miestam pásov A a I sarkomérov v bunkách kostrových svalov, kde prichádzajú do styku s tubulárnym systémom sarkoplazmatického retikula v cytosóle (sarkoplazme) toho istého svalové vlákno.

Pretože kontakt medzi sarkoplazmatickým retikulom a T tubulom nastáva takým spôsobom, že je tubule pripevnený k každej strane membránou retikula, táto vytvorená „štruktúra“ je známa ako triáda.

Keď teda nervový impulz stimuluje sarkolemmu na bunkovom povrchu, depolarizácia membrány „putuje“ alebo sa šíri v celom rozsahu, vrátane tubulov T, ktoré sú v kontakte s sarkoplazmatickým retikulom, ktoré je zase v úzko súvisí so sťahujúcimi sa myofibrílami (aktínovými a myozínovými vláknami).

Depolarizácia tubulov T potom spôsobuje depolarizáciu sarkoplazmatického retikula, ktoré spôsobuje uvoľňovanie iónov vápnika smerom k myofilamentom, čím sa aktivuje ich kontrakcia.

Sarkolemmálne proteíny

Ako to platí pre všetky bunkové membrány, sarkolemma je spojená s rôznymi proteínmi, integrálnymi a periférnymi, ktoré mu poskytujú mnoho z jeho charakteristických funkčných vlastností.

Tieto proteíny sú známe ako sarkolemmálne proteíny a mnohé z nich prispievajú k udržiavaniu štrukturálnej integrity svalových vlákien, pretože pôsobia proti fyzickým kontrakčným silám, ktoré pôsobia na sarkolemma.

Niektoré z týchto proteínov ukotvujú vnútornú štruktúru svalov k bazálnej membráne a extracelulárnej matrici. Medzi ne patrí dystrofín, sarkoglykány, utrofín, dysferlín, caveolin, merosín a stredné vlákna.

Pretože svalové bunky majú vysoké energetické nároky, je sarkolemma tiež vybavená radom integrálnych proteínov vo forme kanálov, ktoré uľahčujú transport rôznych typov molekúl do a z vonkajšej strany bunky, vrátane uhľohydrátov, iónov a ďalších.

Tieto proteínové kanály sú nevyhnutné na kontrakciu svalov, pretože vďaka nim sa svalové vlákno môže po depolarizácii vyvolanej impulzom nervového vlákna, ktoré ho inervuje, vrátiť do pokojového stavu.

Sarcolemma funkcia

Sarkolemma pracuje pri vytváraní svalových buniek, ako aj plazmatickej membrány akéhokoľvek typu telesných buniek. Preto táto membrána plní dôležité funkcie ako polopriepustná bariéra pre priechod rôznych typov molekúl a ako štruktúra na udržanie celulárnej integrity.

Extracelulárna matrica spojená so sarkolemou má stovky polysacharidov, ktoré umožňujú svalovým bunkám kotviť sa k rôznym zložkám, ktoré tvoria a podporujú svalové tkanivo, vrátane iných susedných svalových vlákien, čo podporuje súčasnú kontrakciu toho istého svalu.

Zúženie svalovej kontrakcie vlákien

Každé svalové vlákno prítomné v danom svale je inervované vetvením špecifického motorického neurónu, čo stimuluje jeho kontrakciu. Uvoľňovanie acetylcholínu v mieste nervovej synapsie medzi neurónom a vláknom sarkolemma vytvára „prúd“, ktorý sa šíri a aktivuje sodíkové kanály sarkolemmálu.

Aktivácia týchto kanálov podporuje iniciáciu akčného potenciálu, ktorý začína v mieste synapsie a je rýchlo distribuovaný v celej sarkolemme. V pruhovaných svalových vláknach tento akčný potenciál zase vyvoláva receptory citlivé na napätie v triádach vytvorených medzi T kanálikmi a sarkoplazmatickým retikulom.

Tieto receptory aktivujú vápnikové kanály, akonáhle „pocítia“ prítomnosť akčného potenciálu, čo umožňuje uvoľňovanie malého množstva dvojmocného vápnika do sarkoplazmy (zo sarkoplazmatického retikula), čím sa zvyšuje jeho intracelulárna koncentrácia.

Vápnik sa viaže na špeciálne miesta v štruktúre bielkoviny nazývanej troponín-C, čím eliminuje inhibičný účinok iného proteínu, ktorý je s ním spojený, známeho ako tropomyozín, na myofibrily, čo stimuluje kontrakcie.

Referencie

1. Bers, DM (1979). Izolácia a charakterizácia srdcovej sarkolemmy. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) -Biomembranes, 555 (1), 131-146.
2. Deisch, JK (2017). Vývoj svalov a nervov v zdraví a chorobe. In Swaiman's Pediatric Neurology (pp. 1029-1037). Elsevier.
3. Despopoulos, A., & Silbernagl, S. (2003). Farebný atlas fyziológie. Thieme.
4. Kardong, KV (2002). Stavovce: porovnávacia anatómia, funkcia, vývoj (č. QL805 K35 2006). New York: McGraw-Hill.
5. Reed, R., Houston, TW, & Todd, PM (1966). Štruktúra a funkcia sarkolemmy kostrového svalu. Náture, 211 (5048), 534.