SARCOLEMA: CARACTERÍSTIQUES, ESTRUCTURA I FUNCIÓ - BIOLOGIA - 2025

El sarcolema, també anomenat miolema, és la membrana plasmàtica que conforma les cèl·lules o fibres musculars dels teixits contràctils dels animals. Aquestes fibres tenen la capacitat de contreure davant estímuls elèctrics específics, és a dir, poden reduir la seva longitud, generant una força mecànica que permet el desplaçament de les articulacions, el moviment i la deambulació dels animals.

Les cèl·lules musculars són cèl·lules de gran longitud (especialment les estriades); es tracta de cèl·lules nucleades que posseeixen tots els orgànuls interns característics dels organismes eucariotes: mitocondris, reticle endoplàsmic i complex de Golgi, lisosomes, peroxisomes, etc.

Organització estructural d'una fibra muscular (Font: OpenStax via Wikimedia Commons)

No obstant això, a diferència de les cèl·lules pertanyents a altres teixits, els components de les cèl·lules dels teixits musculars reben noms específics, que ajuden a distingir entre els d'altres cèl·lules no contràctils.

Així, la seva membrana plasmàtica es coneix com sarcolema, el seu citosol com sarcoplasma, la seva reticle endoplàsmic com reticle sarcoplasmàtic i els seus mitocondris com sarcosomas.

Característiques i estructura

El sarcolema, com totes les membranes cel·lulars, és una membrana composta per una bicapa lipídica en la qual els lípids s'organitzen de tal manera que les porcions hidrofíliques "miren" cap a les dues superfícies de la mateixa (intra- i extracel·lular) i les porcions hidrofòbiques estan "enfrontades" al centre.

Té aproximadament 100Ǻ de gruix i es tracta d'una membrana especialitzada, ja que moltes de les seves característiques es relacionen amb les funcions de les cèl·lules musculars.

A la regió immediata a la perifèria exterior de l'sarcolema es troba una capa molt més gruixuda (d'uns 500Ǻ), que correspon a una deposició extracel·lular de materials mitjanament densos.

Aquests materials representen a la membrana basal, la densitat disminueix a mesura que s'allunya de l'sarcolema, s'aproxima a l'espai extracel·lular i es barreja amb la substància fonamental de el teixit connectiu circumdant.

sistema sarcotubular

El sarcolema és una membrana excitable, que s'assembla en molts aspectes a la membrana plasmàtica de les cèl·lules neuronals, ja que funciona a la conducció d'impulsos elèctrics i té la capacitat de conduir un potencial d'acció.

A més de recobrir, aquesta membrana s'estén cap a l'interior de les fibres musculars estriades en forma d'unes projeccions o invaginacions conegudes com túbuls transversals o túbuls T, constituint el que molts autors reconeixen com un sistema sarcotubular, a través del qual es propaguen els impulsos nerviosos cap a l'interior de les fibres.

Sarcolema, sarcoplasma i túbuls T (Font: Arcadian via Wikimedia Commons)

Els túbuls T d'aquest sistema es projecten transversalment cap als llocs d'unió de les bandes A i I dels sarcòmers en les cèl·lules de l'múscul estriat, on entren en contacte amb el sistema tubular de l'reticle sarcoplásmico en el citosol (sarcoplasma) de la mateixa fibra muscular.

En vista que el contacte entre el reticle sarcoplásmico i un túbul T ocorre de tal manera que el túbul queda unit a cada costat amb la membrana de l'reticle, aquesta "estructura" que es forma es coneix com tríada.

Així, quan un impuls nerviós estimula el sarcolema en la superfície cel·lular, la despolarització de la membrana "viatja" o es propaga en tota la seva extensió, incloent els túbuls T en contacte amb el reticle sarcoplasmàtic, el qual, al seu torn, està en estreta relació amb les miofibril·les contràctils (fibres d'actina i de miosina).

La despolarització dels túbuls T provoca llavors la despolarització de l'reticle sarcoplasmàtic, el que provoca l'alliberament d'ions de calci cap als miofilaments, activant la seva contracció.

proteïnes sarcolémicas

Com és cert per a totes les membranes cel·lulars, el sarcolema està associat amb diverses proteïnes, integrals i perifèriques, que li proporcionen moltes de les propietats funcionals que el caracteritzen.

Aquestes proteïnes es coneixen com proteïnes sarcolémicas i moltes d'elles contribueixen a el manteniment de la integritat estructural de les fibres musculars, ja que actuen en contra de les forces físiques de la contracció que són exercides sobre el sarcolema.

Algunes d'aquestes proteïnes ancoren l'estructura interna dels músculs a la membrana basal ia la matriu extracel·lular. Entre aquestes hi ha la distrofina, els sarcoglicanos, la utrofina, la disferlina, la caveolina, la merosina i els filaments intermedis.

Ja que les cèl·lules musculars tenen grans demandes energètiques, el sarcolema també està equipat amb una sèrie de proteïnes integrals en forma de canals que faciliten el transport de diferents tipus de molècules des de i cap a l'exterior cel·lular, entre elles carbohidrats, ions i altres.

Aquestes proteïnes tipus canal són fonamentals per a la contracció muscular, ja que gràcies a aquestes una fibra muscular pot tornar a la seva condició de repòs després de la despolarització induïda per l'impuls de la fibra nerviosa que la innerva.

Funció de l'sarcolema

El sarcolema funciona en l'establiment de les cèl·lules musculars, així com la membrana plasmàtica de qualsevol tipus de cèl·lula corporal. Per tant, aquesta membrana exerceix importants funcions com a barrera semipermeable a el pas de diferents tipus de molècules i com a estructura per al manteniment de la integritat cel·lular.

La matriu extracel·lular associada amb el sarcolema posseeix centenars de polisacàrids que li permeten a les cèl·lules musculars ancorar als diferents components que conformen i suporten el teixit muscular, incloent altres fibres musculars adjacents, afavorint la contracció simultània de la mateixa múscul.

Contracció muscular de les fibres estriades

Cada fibra muscular present en un múscul determinat està innervada per la ramificació d'una motoneurona específica, que és la que estimula la seva contracció. L'alliberament d'acetilcolina en el lloc de sinapsis nerviosa entre la neurona i el sarcolema de la fibra genera una "corrent" que es propaga i activa els canals de sodi de l'sarcolema.

L'activació d'aquests canals promou la iniciació d'un potencial d'acció que comença en el lloc de la sinapsi i es distribueix a gran velocitat al llarg de tot el sarcolema. En les fibres musculars estriades aquest potencial d'acció, al seu torn, excita uns receptors voltatge-sensibles a les tríades formades entre els túbuls T i el reticle sarcoplásmico.

Aquests receptors activen uns canals de calci una vegada "senten" la presència d'un potencial d'acció, permetent l'alliberament de petites quantitats de calci divalent cap al sarcoplasma (des del reticle sarcoplasmàtic), augmentant la seva concentració intracel·lular.

El calci s'uneix a uns llocs especials en l'estructura d'una proteïna anomenada troponina-C, eliminant l'efecte inhibitori sobre les miofibril·les que té una altra proteïna associada a aquesta coneguda com tropomiosina, estimulant la contracció.

referències

1. Bers, DM (1979). Isolation and characterization of cardiac sarcolemma. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) -Biomembranes, 555 (1), 131-146.
2. Deisch, JK (2017). Muscle and Nerve Development in Health and Disease. In Swaiman 's Pediatric Neurology (pp. 1029-1037). Elsevier.
3. Despopoulos, A., & Silbernagl, S. (2003). Color atles of physiology. Thieme.
4. Kardong, KV (2002). Vertebrates: comparative anatomy, function, evolution (No. QL805 K35 2006). New York: McGraw-Hill.
5. Reed, R., Houston, TW, & Todd, PM (1966). Structure and function of the sarcolemma of skeletal muscle. Nature, 211 (5048), 534.