Różnica między skurczami izometrycznymi i izotonicznymi

Wprowadzenie

Układ mięśniowy odgrywa istotną rolę w ciele, ponieważ powoduje ruch i zapewnia ochronę i wsparcie różnych narządów. Różne rodzaje aktywności wymagają pracy mięśni na różne sposoby, podczas gdy wiele z tych czynności wymaga kurczenia się mięśni. Komórki mięśniowe zawierają dużą ilość włókien aktyny i miozyny, które specjalizują się w skurczach [1]. Włókna mięśniowe można podzielić na trzy główne typy, mianowicie mięśnie gładkie, mięśnie szkieletowe i mięśnie sercowe. Skurcz mięśni serca i mięśni gładkich jest reakcją mimowolną, podczas gdy skurcz mięśni szkieletowych jest dobrowolny. Skurcz mięśni można sklasyfikować jako izotoniczny lub izometryczny w zależności od ułożenia wytwarzanego napięcia [2].

Co to jest skurcz mięśni?

Mięśnie szkieletowe są znane jako narządy skurczowe, które składają się z wielu jednostek motorycznych. Każda jednostka składa się z włókien mięśniowych połączonych z jednym neuronem ruchowym [1]. Jeśli istnieje siła działająca przeciwstawnie do mięśni, taka jak na przykład ciężar, włókna mięśniowe rozciągną się, powodując wzrost napięcia. Skurcz może nie wystarczyć do wywołania ruchu, ale utrzymuje mięsień w spoczynku na poziomie napięcia lub napięcia [3]. Napięcie mięśniowe jest napięciem spoczynkowym w mięśniach szkieletowych i pomaga ustabilizować pozycję kości i stawów.

Skurcz izotoniczny

Wyrażenie „skurcz izotoniczny” jest bezpośrednio zdefiniowane jako „to samo napięcie”, podczas gdy słowo „izotoniczny” pochodzi od dwóch greckich słów: „izo” oznacza „to samo”, a „tonikos” oznacza „napięcie” w odniesieniu do mięśni [1] . Jak sama nazwa wskazuje, skurcz izotoniczny to taki, w którym mięśnie utrzymają takie samo napięcie, jak się kurczą lub skracają. Podczas skurczów izotonicznych napięcie lub siła rozwijają się do pewnego poziomu. Po tym poziomie napięcie pozostaje stałe, a następnie długość mięśnia będzie się zmieniać. Te jednostki ruchowe w mięśniach szkieletowych są faktycznie aktywowane, umożliwiając w ten sposób wytworzenie niezbędnego napięcia w mięśniu [4]. Skurcze izotoniczne są powszechnie stosowane podczas poruszania kończynami. Typowe przykłady takich działań obejmują chodzenie, bieganie, a nawet podnoszenie przedmiotów.

Mechanizm skurczu izotonicznego

Dwa główne rodzaje białek znajdujących się w mięśniach są odpowiedzialne za skurcze izotoniczne. Są to białka aktyny i miozyny. Podczas skurczów izotonicznych grube pasma miozyny i cienkie pasma aktyny poruszają się po sobie. Ten ruch ślizgowy prowadzi do zmniejszenia wielkości w obrębie każdej pojedynczej komórki mięśniowej i całego całego mięśnia [4].

Rodzaje skurczów izotonicznych

W zależności od siły działającej na ciało człowieka nastąpi jeden z dwóch rodzajów skurczów izotonicznych. Są to skurcze koncentryczne i ekscentryczne [5]. Koncentryczne skurcze występują, gdy mięśnie skracają się, a ich napięcie jest większe niż siła przeciwstawna [2]. Z drugiej strony mimośrodowe skurcze występują, gdy mięśnie się rozciągają. Siła w skurczach mimośrodowych jest zwykle większa niż napięcie mięśni, które powoduje wydłużenie. Wydłużenie mięśni podczas skurczów mimośrodowych powoduje duży nacisk na mięśnie pracujące, a tym samym możliwość uszkodzenia mięśni jest znacznie większa niż w przypadku skurczów koncentrycznych [3].

Przykłady skurczów izotonicznych

Przykłady koncentrycznego skurczu występują, gdy osoba zwija rękę. Podczas zwijania mięśnie skracają się, gdy ramię zgina się w łokciu [4]. Wydłużenie łokcia, zejście po schodach lub siedzenie na krześle byłoby doskonałym przykładem ekscentrycznego skurczu, który pomaga kontrolować tempo ruchu. Gdy ramię zostanie wyciągnięte, ten sam mięsień wydłuży się i utrzyma napięcie.

Skurcz izometryczny

Izometryczny jest bezpośrednio definiowany jako „ta sama długość”, przy czym „izo” oznacza to samo, a „metryczny” oznacza „długość” w odniesieniu do mięśni [5]. Podczas skurczów izometrycznych sam mięsień nie zmienia długości, podczas gdy napięcie nigdy nie przekracza obciążenia, które musi być przenoszone. Oznacza to, że chociaż sam mięsień się nie skraca, napięcie nigdy nie przekroczy siły przeciwnej.

Mechanizm skurczów izometrycznych

Jednym z kluczowych faktów dotyczących skurczów izometrycznych jest to, że mięśnie nie zmieniają długości podczas skurczu. Zamiast tego zachowają normalną długość. Weźmy na przykład osobę trzymającą ciężar w stałej pozycji przed ciałem [3]. Bez żadnego oporu ciężar pociągnie ramię osoby do podłogi, ale gdy zastosują one pewien rodzaj oporu, powstały nacisk doprowadzi do izometrycznego skurczu bicepsów ramion. Ilość siły wytworzonej podczas skurczu izometrycznego zwiększy długość dotkniętego mięśnia.

Przykłady skurczów izometrycznych

Typowe przykłady działań, w których mięśnie wykorzystują skurcz izometryczny, obejmują utrzymywanie ciężaru w określonym miejscu nad ziemią lub pchanie obiektu, który początkowo był nieruchomy [2]. Jak już wspomniano, długość całego mięśnia nie zmieni się podczas skurczu izometrycznego, jednak odpowiednie włókna mięśniowe skrócą się, co z kolei prowadzi do wzmocnienia mięśni.

Różnica między skurczem izotonicznym a izometrycznym

Chociaż skurcze izotoniczne i izometryczne stanowią zasadnicze części układu skurczów mięśni, istnieją między nimi jednak znaczne różnice. W skurczu izotonicznym mięśnie utrzymują to samo napięcie, ponieważ się skraca, natomiast w skurczu izometrycznym mięsień pozostaje tej samej długości, gdy zmienia się napięcie [5]. Skurcze izotoniczne są znane z krótszych czasów skurczu i relaksacji, podczas gdy skurcze izometryczne mają dłuższy czas skurczu i relaksacji. Zmiany temperatury wpływają różnie na każdy rodzaj skurczu. Podczas gdy wzrost temperatury wydłuża czas skracania mięśni podczas skurczu izotonicznego, skraca jednak czas potrzebny na skurcz izometryczny [3]. Skurcze izotoniczne uwalniają dużą ilość ciepła podczas skurczu mięśni, dzięki czemu jest to mniej energooszczędne, podczas gdy skurcze izometryczne uwalniają mniej ciepła, dzięki czemu jest to bardziej energooszczędna forma skurczu. Ponadto skurcze izotoniczne występują w środku skurczu, podczas gdy skurcze izometryczne występują na początku i na końcu.

Wniosek

Codzienna aktywność obejmuje połączenie skurczów izotonicznych i izometrycznych. Ustalenie różnicy między tymi dwoma rodzajami skurczów jest ważne, ponieważ może pomóc osobom zrozumieć, co dzieje się, gdy ich mięśnie są poddawane jakiejś formie stresu fizycznego. Ponadto zrozumienie to pomoże przedefiniować ich rutynowe ćwiczenia i pomoże im lepiej dbać o swoje ciała.

Podsumowanie różnic między skurczami izotonicznymi i izometrycznymi

Skurcze izotoniczne	Skurcze izometryczne
Długość mięśni jest różna	Długość mięśni pozostaje taka sama
Napięcie jest stałe	Napięcie jest różne
Krótszy okres utajony, krótszy okres skurczu i dłuższy okres relaksacji.	Dłuższy okres utajony, dłuższy okres skurczu i krótszy okres relaksacji
Wzrost temperatury wydłuża okres skracania	Wzrost temperatury zmniejsza napięcie izometryczne
Skurcze izotoniczne są mniej energooszczędne, ponieważ uwalniane jest więcej ciepła	Skurcze izometryczne są bardziej energooszczędne, ponieważ uwalniane jest mniej ciepła
W miarę skracania wykonywane są prace zewnętrzne	Nie wykonuje się żadnych prac zewnętrznych, ponieważ nie dochodzi do skrócenia
Skurcze izotoniczne występują w środku skurczu mięśni	Skurcze izometryczne występują na początku i na końcu wszystkich skurczów mięśni
Podczas skurczów mięśni izotoniczność skurczów maleje wraz ze wzrostem obciążenia	Podczas skurczów mięśni izometryczna faza skurczów zwiększa się wraz ze wzrostem obciążenia