Unterschied zwischen isometrischen und isotonischen Kontraktionen

Einführung

Das Muskelsystem spielt eine wesentliche Rolle im Körper, da es Bewegung erzeugt und Schutz und Unterstützung für verschiedene Organe bietet. Unterschiedliche Arten von Aktivitäten erfordern, dass Muskeln auf unterschiedliche Weise arbeiten, während viele dieser Aktivitäten erfordern, dass sich die Muskeln zusammenziehen. Muskelzellen enthalten reichlich Aktin- und Myosin-Filamente, die auf Kontraktion spezialisiert sind [1]. Muskelfilamente können in drei Haupttypen unterteilt werden, nämlich glatte Muskeln, Skelettmuskeln und Herzmuskeln. Kontraktion der Herzmuskulatur und der glatten Muskulatur ist eine unwillkürliche Reaktion, während die Kontraktion der Skelettmuskeln freiwillig ist. Die Muskelkontraktion kann je nach Anordnung der erzeugten Spannung als isotonisch oder isometrisch klassifiziert werden [2].

Was ist Muskelkontraktion?

Skelettmuskeln sind als kontraktile Organe bekannt, die aus vielen motorischen Einheiten bestehen. Jede Einheit besteht aus Muskelfasern, die mit einem einzelnen Motoneuron verbunden sind [1]. Wenn es eine Kraft gibt, die den Muskeln entgegenwirkt, wie beispielsweise ein Gewicht, werden sich die Muskelfasern dehnen, was zu einer Erhöhung der Spannung führt. Die Kontraktion ist vielleicht nicht genug, um Bewegung zu erzeugen, aber sie halten den Muskel auf einem Ruhepegel von Spannung oder Tonus [3]. Der Muskeltonus ist die Ruhespannung in den Skelettmuskeln und hilft, die Position der Knochen und Gelenke zu stabilisieren.

Isotonische Kontraktion

Der Ausdruck 'isotonische Kontraktion' wird direkt als 'gleiche Spannung' definiert, während das Wort 'isotonisch' von zwei griechischen Wörtern abgeleitet wird: 'iso' bedeutet 'gleich' und "Tonikos" bedeutet "Spannung" in Bezug auf Muskeln [1]. Wie der Name schon sagt, ist eine isotonische Kontraktion eine, bei der die Muskeln die gleiche Spannung beibehalten, wenn sie sich zusammenzieht oder verkürzt. Bei isotonischen Kontraktionen entwickelt sich eine Spannung oder Kraft bis zu einem bestimmten Grad. Nach diesem Level bleibt die Spannung konstant, während sich die Länge des Muskels später ändert. Diese motorischen Einheiten innerhalb der Skelettmuskulatur werden tatsächlich aktiviert, wodurch sich die notwendige Spannung im Muskel entwickeln kann [4]. Beim Bewegen von Gliedmaßen werden üblicherweise isotonische Kontraktionen verwendet. Häufige Beispiele solcher Aktivitäten sind Gehen, Laufen oder sogar Heben von Objekten.

Mechanismus der isotonischen Kontraktion

Zwei Haupttypen von Proteinen innerhalb der Muskeln sind verantwortlich für isotonische Kontraktionen. Dies sind die Aktin- und Myosin-Proteine. Bei isotonischen Kontraktionen bewegen sich dicke Myosinstränge und dünne Actinstränge übereinander. Diese Gleitbewegung führt zu einer Größenreduktion innerhalb jeder einzelnen Muskelzelle und im gesamten gesamten Muskel [4].

Arten der isotonischen Kontraktionen

Abhängig von der Menge der Kraft, die gegen den Körper eines Individuums wirkt, wird eine von zwei Arten von isotonischen Kontraktionen stattfinden. Dies sind konzentrische Kontraktionen und exzentrische Kontraktionen [5]. Konzentrische Kontraktionen treten auf, wenn sich die Muskeln verkürzen, während ihre Spannung größer ist als die Kraft, die ihr entgegenwirkt [2]. Exzentrische Kontraktionen treten dagegen auf, wenn Muskeln sich in der Länge ausdehnen. Die Kraft bei exzentrischen Kontraktionen ist normalerweise größer als die Muskelspannung, die die Dehnung verursacht. Die Verlängerung der Muskeln bei exzentrischen Kontraktionen belastet die arbeitenden Muskeln sehr stark, so dass die Möglichkeit einer Muskelverletzung viel höher ist als bei konzentrischen Kontraktionen [3].

Beispiele für isotonische Kontraktionen

Beispiele für eine konzentrische Kontraktion treten auf, wenn ein Individuum seinen Arm kräuselt. Beim Curling verkürzen sich die Muskeln, wenn sich der Arm am Ellbogen beugt [4]. Eine Verlängerung des Ellenbogens, Treppensteigen oder Sitzen auf einem Stuhl wäre ein perfektes Beispiel für eine exzentrische Kontraktion, die bei der Kontrolle der Bewegungsgeschwindigkeit hilft. Wenn der Arm gestreckt wird, wird derselbe Muskel die Spannung verlängern und aufrechterhalten.

Isometrische Kontraktion

Isometrisch wird direkt als 'gleiche Länge' definiert, wobei 'iso' gleichbedeutend ist und 'metrisch' 'Länge' bedeutet, wenn auf Muskeln Bezug genommen wird [5]. Während isometrischer Kontraktionen verändert sich der Muskel selbst nicht in seiner Länge, während die Spannung niemals die Belastung übersteigt, die getragen werden muss. Dies bedeutet, dass, während der Muskel selbst nicht verkürzt wird, die Spannung niemals die Gegenkraft überschreiten wird.

Mechanismus der isometrischen Kontraktionen

Eine der wichtigsten Fakten über isometrische Kontraktionen ist, dass sich die Muskeln während der Kontraktion nicht in der Länge ändern. Stattdessen werden sie ihre normale Länge behalten. Betrachten Sie zum Beispiel eine Person, die ein Gewicht an einer festen Position vor ihrem Körper hält [3]. Ohne Widerstand wird das Gewicht den Arm der Person auf den Boden ziehen, aber wenn sie irgendeine Form von Widerstand anwenden, wird die resultierende Belastung zu einer isometrischen Kontraktion in den Bizeps der Oberarme führen. Die Menge der während der isometrischen Kontraktion erzeugten Kraft erhöht die Länge des betroffenen Muskels.

Beispiele für isometrische Kontraktionen

Häufige Beispiele für Aktivitäten, bei denen Muskeln eine isometrische Kontraktion verwenden, sind das Halten eines Gewichts an einer bestimmten Stelle über dem Boden oder das Drücken eines ursprünglich stationären Objekts [2]. Wie bereits erwähnt, wird sich die Länge des gesamten Muskels während einer isometrischen Kontraktion nicht ändern, jedoch werden sich die jeweiligen Muskelfasern verkürzen, was wiederum zu einer Stärkung der Muskeln führt.

Unterschied zwischen isotonischer und isometrischer Kontraktion

Während isotonische und isometrische Kontraktionen wesentliche Teile des Muskelkontraktionssystems bilden, gibt es jedoch große Unterschiede zwischen ihnen. Bei einer isotonischen Kontraktion behalten die Muskeln die gleiche Spannung wie sie sich verkürzt, während der Muskel bei einer isometrischen Kontraktion die gleiche Länge behält wie die Spannung [5].Es ist bekannt, dass isotonische Kontraktionen kürzere Kontraktions- und Relaxationszeiten haben, während isometrische Kontraktionen längere Kontraktions- und Relaxationszeiten haben. Temperaturänderungen beeinflussen jede Art von Kontraktion unterschiedlich. Während eine Erhöhung der Temperatur die Zeit verlängert, die für die Verkürzung der Muskeln während einer isotonischen Kontraktion benötigt wird, verringert sie jedoch die Zeit, die für eine isometrische Kontraktion benötigt wird [3]. Isotonische Kontraktionen geben während der Muskelkontraktion viel Wärme ab, wodurch diese weniger energieeffizient wird, während isometrische Kontraktionen weniger Wärme freisetzen, was diese zu einer energieeffizienteren Form der Kontraktion macht. Zusätzlich treten isotonische Kontraktionen in der Mitte einer Kontraktion auf, während isometrische Kontraktionen am Anfang und am Ende auftreten.

Schlussfolgerung

Die tägliche Aktivität umfasst eine Kombination von isotonischen und isometrischen Kontraktionen. Es ist wichtig, den Unterschied zwischen diesen beiden Arten von Kontraktionen festzustellen, da dies dem Einzelnen helfen kann, zu verstehen, was passiert, wenn seine Muskeln unter irgendeiner Form körperlicher Belastung leiden. Darüber hinaus wird dieses Verständnis helfen, ihre Trainingsroutinen neu zu definieren und ihnen dabei zu helfen, sich besser um ihren Körper zu kümmern.

Zusammenfassung der Unterschiede zwischen isotonischen und isometrischen Kontraktionen

Isotonische Kontraktionen Isometrische Kontraktionen
Die Muskellänge variiert Die Muskellänge bleibt gleich
Die Spannung ist konstant Die Spannung variiert
Kürzere Latenzzeit, kürzere Kontraktionszeit und längere Relaxationszeit. Längere Latenzzeit, längere Kontraktionszeit und eine kürzere Relaxationszeit
Erhöhung der Temperatur erhöht die Verkürzungsperiode Erhöhung der Temperatur verringert isometrische Spannung
Isotonische Kontraktionen sind weniger energieeffizient, da mehr Wärme vorhanden ist freigegeben Isometrische Kontraktionen sind energieeffizienter, da weniger Wärme freigesetzt wird.
Es werden externe Arbeiten ausgeführt, da Kürzungen auftreten. Es wird keine externe Arbeit ausgeführt, da keine Kürzung erfolgt.
Isotonische Kontraktionen treten in der Mitte auf einer Muskelkontraktion Isometrische Kontraktionen treten zu Beginn und am Ende aller Muskelkontraktionen auf
Bei Kontraktionen der Muskeln nimmt das Kontraktionsisoton bei steigender Belastung ab Bei Muskelkontraktionen nimmt die isometrische Kontraktionsphase zu Last erhöht sich