Разница между изометрическими и изотоническими сокращениями

Вступление

Мышечная система играет важную роль в организме, поскольку она производит движение и обеспечивает защиту и поддержку различных органов. Различные виды деятельности требуют, чтобы мышцы работали по-разному, в то время как многие из этих видов деятельности требуют сокращения мышц. Мышечные клетки содержат большое количество актиновых и миозиновых филаментов, которые специализируются на сокращении [1]. Мышечные волокна можно разделить на три основных типа, а именно: гладкие мышцы, скелетные мышцы и сердечные мышцы. Сокращение сердечной мышцы и гладких мышц является непроизвольной реакцией, в то время как сокращение скелетных мышц является добровольным. Сокращение мышц может быть классифицировано как изотоническое или изометрическое в зависимости от расположения создаваемого напряжения [2].

Что такое сокращение мышц?

Скелетные мышцы известны как сократительные органы, состоящие из множества двигательных единиц. Каждая единица состоит из мышечных волокон, связанных с одним двигательным нейроном [1]. Если есть сила, которая действует против мышц, такая как, например, вес, мышечные волокна будут растягиваться, что приведет к увеличению напряжения. Сокращения могут быть недостаточными для создания движения, но они сохраняют мышцу на уровне напряжения или тонуса в покое [3]. Мышечный тонус - это напряжение покоя скелетных мышц, которое помогает стабилизировать положение костей и суставов..

Изотоническое сокращение

Фраза «изотоническое сокращение» прямо определяется как «одинаковое напряжение», тогда как слово «изотонический» происходит от двух греческих слов: «iso» означает «то же самое», а «tonikos» означает «напряжение» по отношению к мышцам [1]. , Как следует из названия, изотоническое сокращение - это такое, при котором мышцы будут поддерживать то же напряжение, что и при сокращении или сокращении. Во время изотонических сокращений напряжение или сила разовьются до определенного уровня. После этого уровня напряжение остается постоянным, в то время как длина мышцы впоследствии изменится. Эти двигательные единицы в скелетных мышцах фактически активируются, что позволяет развивать необходимое напряжение в мышцах [4]. Изотонические сокращения обычно используются при движении конечностей. Общие примеры таких действий включают ходьбу, бег или даже подъем объектов.

Механизм изотонического сокращения

Два основных типа белков в мышцах ответственны за изотонические сокращения. Это актиновые и миозиновые белки. Во время изотонических сокращений толстые нити миозина и тонкие нити актина перемещаются друг на друга. Это скользящее движение приводит к уменьшению размера в каждой отдельной мышечной клетке и в целом всей мышце [4].

Типы изотонических сокращений

В зависимости от силы, действующей на тело человека, будет происходить один из двух видов изотонических сокращений. Это концентрические сокращения и эксцентрические сокращения [5]. Концентрические сокращения происходят, когда мышцы укорачиваются, а их напряжение превышает силу, противостоящую ему [2]. Эксцентрические сокращения, с другой стороны, возникают, когда мышцы растягиваются в длину. Сила в эксцентрических сокращениях обычно больше, чем мышечное напряжение, которое вызывает удлинение. Удлинение мышц во время эксцентрических сокращений создает высокий уровень нагрузки на работающие мышцы и, таким образом, вероятность травмирования мышц значительно выше по сравнению с концентрическими сокращениями [3]..

Примеры изотонических сокращений

Примеры концентрического сокращения возникают, когда человек скручивает руку. Во время керлинга мышцы сокращаются, когда рука сгибается в локте [4]. Разгибание локтя, спуск по лестнице или сидение на стуле было бы прекрасным примером эксцентричного сокращения, которое помогает контролировать скорость движения. Когда рука вытянута, та же мышца будет удлиняться и поддерживать напряжение.

Изометрическое сокращение

Изометрия прямо определяется как «одинаковая длина», при этом «iso» означает одинаковое, а «метрика» означает «длина» применительно к мышцам [5]. Во время изометрических сокращений сама мышца не изменяется в длине, в то время как напряжение никогда не превышает нагрузку, которую необходимо нести. Это означает, что, хотя сама мышца не сокращается, напряжение никогда не будет превышать противодействующую силу.

Механизм изометрических сокращений

Одним из ключевых фактов об изометрических сокращениях является то, что мышцы не меняются в длине во время сокращения. Вместо этого они останутся своей нормальной длины. Например, рассмотрим человека, который держит вес в фиксированном положении перед своим телом [3]. Без какого-либо сопротивления, вес будет тянуть руки людей к полу, однако, когда они применяют некоторую форму сопротивления, результирующее напряжение приведет к изометрическому сокращению в бицепсах плеч. Величина силы, создаваемой во время изометрического сокращения, увеличивает длину поражаемой мышцы.

Примеры изометрических сокращений

Типичные примеры деятельности, когда мышцы используют изометрическое сокращение, включают удержание веса в определенном месте над землей или толкание предмета, который был изначально неподвижен [2]. Как уже упоминалось, длина всей мышцы не изменится во время изометрического сокращения, однако, соответствующие мышечные волокна будут сокращаться, что, в свою очередь, приводит к укреплению мышц.

Разница между изотоническим и изометрическим сокращением

В то время как изотонические и изометрические сокращения образуют существенные части системы сокращения мышц, между ними существуют серьезные различия. При изотоническом сокращении мышцы сохраняют то же напряжение, что и при сокращении, тогда как при изометрическом сокращении мышца остается той же длины, что и напряжение, изменяется [5]. Известно, что изотонические сокращения имеют более короткие времена сокращения и расслабления, в то время как изометрические сокращения имеют более длительные времена сокращения и расслабления. Изменения температуры влияют на каждый вид сокращения по-разному. Хотя повышение температуры увеличивает время, необходимое для сокращения мышц во время изотонического сокращения, оно, однако, уменьшает время, необходимое для изометрического сокращения [3]. Изотонические сокращения выделяют большое количество тепла во время сокращения мышц, делая его менее энергоэффективным, в то время как изометрические сокращения выделяют меньше тепла, делая его более энергоэффективной формой сокращения. Кроме того, изотонические сокращения происходят в середине сокращения, в то время как изометрические сокращения происходят в начале и в конце..

Вывод

Ежедневная активность включает в себя сочетание как изотонических, так и изометрических сокращений. Важно установить разницу между этими двумя типами сокращений, поскольку это может помочь людям понять, что происходит, когда их мышцы подвергаются какой-либо физической нагрузке. Кроме того, это понимание поможет переопределить их рутину работы и поможет им лучше заботиться о своем теле.

Краткое изложение различий между изотоническими и изометрическими сокращениями

Изотонические сокращения	Изометрические сокращения
Длина мышц варьируется	Длина мышц остается прежней
Напряжение постоянное	Напряжение меняется
Более короткий латентный период, более короткий период сокращения и более длинный период релаксации.	Более длинный латентный период, более длинный период сокращения и более короткий период релаксации
Повышение температуры увеличивает период укорочения	Повышение температуры уменьшает изометрическое напряжение
Изотонические сокращения менее энергоэффективны, поскольку выделяется больше тепла	Изометрические сокращения более энергоэффективны, поскольку выделяется меньше тепла
По мере сокращения происходит внешняя работа	Внешняя работа не выполняется, сокращение не происходит
Изотонические сокращения происходят в середине сокращения мышц	Изометрические сокращения происходят в начале и в конце всех мышечных сокращений
Во время мышечных сокращений изотоническое сокращение уменьшается при увеличении нагрузки	Во время мышечных сокращений изометрическая фаза сокращения увеличивается при увеличении нагрузки