Sarkolema, imenovana tudi miolema, je celična membrana mišične celice. Celice vseh vrst mišic v človeškem telesu – skeletnih, srčnih in gladkih mišic – imajo sarkoleme. Celična membrana ali plazemska membrana je pomembna struktura vseh celic. Zgrajena je iz lipidov, beljakovin in ogljikovih hidratov ter služi za ločevanje notranjosti celice od zunanjega okolja ter selektivno dopuščanje snovi v celico in iz nje. Sarkolema je specializirana vrsta celične membrane, ki obravnava edinstvene potrebe mišičnih celic.
Sarkolema se od drugih celičnih membran razlikuje po tem, da ima dve plasti. Plast, ki je najbližja notranjosti celice, je enaka drugim celičnim membranam, zunanjo plast pa sestavljajo polisaharidi s tankimi kolagenskimi vlakni. Pri skeletnih mišicah se zunanja plast sarkoleme zlije s tetivnimi vlakni na koncu vsakega mišičnega vlakna, kar zagotavlja pritrditev mišic na okostje s pomočjo tetive.
Poleg funkcij zaščite in selektivne prepustnosti, ki so skupne vsem celičnim membranam, sarkolema služi tudi za sprejemanje in izvajanje dražljajev, ki so bistveni za krčenje mišic. V skeletnih in srčnih mišicah sarkolema tvori tubule globoko v mišični celici, znane kot prečne tubule ali T-tubule, ki omogočajo kemičnim spremembam polarnosti, da hitro prodrejo v notranjost celice. Te spremembe polarnosti, imenovane akcijski potencial, povzročajo mišične kontrakcije.
Pri nekaterih oblikah dedne mišične bolezni, mišične distrofije, progresivne mišične oslabelosti povzroča nepravilno delujoča sarkolema. Pri določenih oblikah bolezni bolniku primanjkuje proteina distrofina, ki je v zelo majhnih količinah prisoten v skeletnem mišičnem tkivu zdravih posameznikov. Ta pomanjkljivost povzroči, da se celična membrana odlepi od citoskeleta, znotrajcelične strukture, ki ohranja obliko celice. Posledično se v sarkolemi med krčenjem mišic odpre preveč kalcijevih kanalov, kar povzroči, da presežek kalcijevih ionov preplavi celico. Presežek kalcijevih ionov aktivira encim kalpain, ki prebavi beljakovine, zaradi česar mišice postanejo šibkejše.