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Das Sarkomer (von altgriechisch σάρξ sárx, deutsch ‚Fleisch‘ Gen. σαρκός sarkós „des Fleisches“ und μέρος méros „Teil“) ist die kleinste funktionelle Einheit der Muskelfibrille (Myofibrille) und somit der Muskulatur.
Jedes Sarkomer ist hauptsächlich aus drei mikroskopisch kleinen, kontraktilen Proteinen aufgebaut, die sich zu Filamenten (Proteinfäden) zusammensetzen, welche aus Aktin, Myosin und Titin bestehen. Das Sarkomer hat einen strengen, regelmäßigen Aufbau und ist in Längsrichtung der Myofibrille, die wiederum längs der Muskelfaser gerichtet ist, angeordnet und hintereinander gereiht. Im Ruhezustand hat es eine Länge von etwa 2 bis 2,5 Mikrometern.