SARKOLEMMA: EIGENSCHAFTEN, STRUKTUR UND FUNKTION - BIOLOGIE - 2025

Das Sarkolemma , auch Myolemma genannt, ist die Plasmamembran, aus der die Muskelzellen oder Fasern des kontraktilen Gewebes von Tieren bestehen. Diese Fasern haben die Fähigkeit, sich angesichts spezifischer elektrischer Reize zusammenzuziehen, dh sie können ihre Länge verringern und eine mechanische Kraft erzeugen, die das Verschieben der Gelenke, die Bewegung und das Gehen der Tiere ermöglicht.

Muskelzellen sind Zellen von großer Länge (insbesondere gestreifte); Es handelt sich um kernhaltige Zellen, die alle für eukaryotische Organismen charakteristischen inneren Organellen besitzen: Mitochondrien, endoplasmatisches Retikulum und Golgi-Komplex, Lysosomen, Peroxisomen usw.

Strukturelle Organisation einer Muskelfaser (Quelle: OpenStax über Wikimedia Commons)

Im Gegensatz zu Zellen in anderen Geweben erhalten die Komponenten von Muskelgewebezellen jedoch spezifische Namen, die dazu beitragen, sie von anderen nicht kontraktilen Zellen zu unterscheiden.

So ist seine Plasmamembran als Sarkolemma, sein Cytosol als Sarkoplasma, sein endoplasmatisches Retikulum als sarkoplasmatisches Retikulum und seine Mitochondrien als Sarkosomen bekannt.

Eigenschaften und Struktur

Das Sarkolemma ist wie alle Zellmembranen eine Membran, die aus einer Lipiddoppelschicht besteht, in der die Lipide so organisiert sind, dass die hydrophilen Teile auf beide Oberflächen derselben (intra- und extrazellulären) und der hydrophoben Teile „schauen“ Sie sind in der Mitte "konfrontiert".

Es ist ungefähr 100Ǻ dick und ist eine spezialisierte Membran, da viele seiner Eigenschaften mit den Funktionen von Muskelzellen zusammenhängen.

In der unmittelbaren Umgebung der Außenperipherie des Sarkolemmas befindet sich eine viel dickere Schicht (ca. 500Ǻ), was einer extrazellulären Ablagerung von mäßig dichten Materialien entspricht.

Diese Materialien stellen die Basalmembran dar, deren Dichte abnimmt, wenn sie sich vom Sarkolemma entfernt, sich dem extrazellulären Raum nähert und sich mit der Grundsubstanz des umgebenden Bindegewebes vermischt.

Sarcotubular System

Das Sarkolemma ist eine erregbare Membran, die in vielerlei Hinsicht der Plasmamembran neuronaler Zellen ähnelt, da sie elektrische Impulse leitet und ein Aktionspotential leiten kann.

Diese Membran bedeckt sie nicht nur, sondern erstreckt sich auch in Form von Vorsprüngen oder Invaginationen, die als Quertubuli oder T-Tubuli bekannt sind, in die gestreiften Muskelfasern. Dies ist das, was viele Autoren als sarkotubuläres System erkennen, durch das sich Impulse ausbreiten nervös in die Fasern.

Sarkolemma, Sarkoplasma und T-Tubuli (Quelle: Arcadian via Wikimedia Commons)

Die T-Tubuli dieses Systems ragen quer zu den Bindungsstellen der Banden A und I der Sarkomere in den Zellen des gestreiften Muskels, wo sie mit dem tubulären System des sarkoplasmatischen Retikulums im Cytosol (Sarkoplasma) desselben in Kontakt kommen Muskelfaser.

Da der Kontakt zwischen dem sarkoplasmatischen Retikulum und einem T-Tubulus so erfolgt, dass der Tubulus an jeder Seite mit der Retikulummembran befestigt ist, wird diese gebildete "Struktur" als Triade bezeichnet.

Wenn also ein Nervenimpuls das Sarkolemma auf der Zelloberfläche stimuliert, "wandert" oder verteilt sich die Depolarisation der Membran in ihrer Gesamtheit, einschließlich der T-Tubuli in Kontakt mit dem sarkoplasmatischen Retikulum, das sich wiederum in befindet eng verwandt mit kontraktilen Myofibrillen (Aktin- und Myosinfasern).

Die Depolarisation der T-Tubuli bewirkt dann die Depolarisation des sarkoplasmatischen Retikulums, wodurch Calciumionen in Richtung der Myofilamente freigesetzt werden und deren Kontraktion aktiviert wird.

Sarcolemmal Proteine

Wie bei allen Zellmembranen ist das Sarkolemma mit verschiedenen integralen und peripheren Proteinen verbunden, die ihm viele seiner charakteristischen funktionellen Eigenschaften verleihen.

Diese Proteine ​​sind als sarkolemmale Proteine ​​bekannt und viele von ihnen tragen zur Aufrechterhaltung der strukturellen Integrität der Muskelfasern bei, da sie gegen die auf das Sarkolemma ausgeübten physikalischen Kontraktionskräfte wirken.

Einige dieser Proteine ​​verankern die innere Struktur der Muskeln an der Basalmembran und der extrazellulären Matrix. Dazu gehören Dystrophin, Sarkoglykane, Utrophin, Dysferlin, Caveolin, Merosin und Zwischenfilamente.

Da Muskelzellen einen hohen Energiebedarf haben, ist das Sarkolemma auch mit einer Reihe integraler Proteine ​​in Form von Kanälen ausgestattet, die den Transport verschiedener Arten von Molekülen zum und vom Zellinneren erleichtern, einschließlich Kohlenhydraten, Ionen und anderen.

Diese Proteine ​​vom Kanaltyp sind für die Muskelkontraktion essentiell, da dank ihnen eine Muskelfaser nach Depolarisation, die durch den Impuls der Nervenfaser, die sie innerviert, induziert wird, in ihren Ruhezustand zurückkehren kann.

Sarkolemma-Funktion

Das Sarkolemma wirkt beim Aufbau von Muskelzellen sowie der Plasmamembran jeder Art von Körperzelle. Daher erfüllt diese Membran wichtige Funktionen als semipermeable Barriere für den Durchgang verschiedener Arten von Molekülen und als Struktur zur Aufrechterhaltung der zellulären Integrität.

Die mit Sarkolemma assoziierte extrazelluläre Matrix enthält Hunderte von Polysacchariden, die es Muskelzellen ermöglichen, sich an den verschiedenen Komponenten zu verankern, aus denen Muskelgewebe besteht und diese unterstützt, einschließlich anderer benachbarter Muskelfasern, wodurch die gleichzeitige Kontraktion desselben Muskels begünstigt wird.

Kontraktion der gestreiften Fasermuskulatur

Jede in einem bestimmten Muskel vorhandene Muskelfaser wird durch die Verzweigung eines bestimmten Motoneurons innerviert, was seine Kontraktion stimuliert. Die Freisetzung von Acetylcholin an der Nervensynapsenstelle zwischen dem Neuron und dem Fasersarkolemma erzeugt einen "Strom", der die sarkolemmalen Natriumkanäle ausbreitet und aktiviert.

Die Aktivierung dieser Kanäle fördert die Initiierung eines Aktionspotentials, das an der Stelle der Synapse beginnt und sich schnell über das gesamte Sarkolemma verteilt. In gestreiften Muskelfasern regt dieses Aktionspotential wiederum spannungsempfindliche Rezeptoren in den Triaden an, die zwischen den T-Tubuli und dem sarkoplasmatischen Retikulum gebildet werden.

Diese Rezeptoren aktivieren Kalziumkanäle, sobald sie das Vorhandensein eines Aktionspotentials "fühlen", wodurch kleine Mengen zweiwertigen Kalziums in das Sarkoplasma (aus dem sarkoplasmatischen Retikulum) freigesetzt werden, wodurch dessen intrazelluläre Konzentration erhöht wird.

Calcium bindet an spezielle Stellen in der Struktur eines Proteins namens Troponin-C, wodurch die Hemmwirkung eines anderen damit verbundenen Proteins, das als Tropomyosin bekannt ist, auf die Myofibrillen beseitigt wird und die Kontraktion stimuliert wird.

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