Método de entrenamiento isotónico. ejercicios isotónicos

Como puede ver al observar detenidamente la terminología del título del artículo, los conceptos de "isométrico" e "isotónico" tienen un comienzo común: "iso". "Iso" traducido del griego significa "igual", "igual". ¿Qué es lo que hacemos que es igual al realizar ejercicios isométricos e isotónicos? Y aquí la lengua griega volverá a venir en nuestra ayuda. "Métrico" traducido del griego significa "tamaño". Es decir, los ejercicios isométricos suponen que la longitud del músculo (tamaño) no cambia durante su ejecución y permanece igual. Pero "tónica" se interpreta del griego como "tensión", "presión". Es decir, los ejercicios isotónicos son ejercicios que crean la misma tensión en los músculos. De hecho, tanto los ejercicios isométricos como los isotónicos son ejercicios de fuerza. Ambos se pueden realizar utilizando máquinas de ejercicio, barra, barra, mancuernas, barra para el cuerpo, balón medicinal y otros aparatos deportivos. Sin embargo, la diferencia fundamental entre ejercicios isométricos e isotónicos es que los primeros se realizan de forma estática y los segundos, de forma dinámica, es decir, en movimiento.

Para que quede más claro, veamos los isométricos y los isotónicos en los deportes usando el ejemplo de ejercicios específicos. El ejercicio isométrico más simple se puede realizar de la siguiente manera: presione una palma sobre la otra. Pon todas tus fuerzas en esta presión. ¿Sientes los músculos de tus brazos tensos? En esencia, no realizas ningún movimiento o movimiento en el espacio. Estás estático, superando la resistencia de tus palmas. Sólo estás haciendo un esfuerzo, intentando hacer un movimiento, pero no vas a realizarlo. Este es el objetivo de los ejercicios isométricos: intentar tirar, empujar, doblar. En este caso, se puede utilizar cualquier objeto que sea capaz de proporcionar a nuestros músculos una resistencia insuperable: una pared, el alféizar de una ventana, un pasamanos, una barra, una barra, mucho peso en varias máquinas de ejercicio, etc. contrarrestar la presión dura aproximadamente 6-12 segundos. Durante los ejercicios isométricos, la contracción del músculo no provoca un cambio en su longitud, sino que solo provoca tensión en el mismo. Toda la energía se gasta en este voltaje.

El ejercicio isotónico lo es todo. ejercicios de fuerza con el uso de pesas asociadas con movimientos alternativos: varios tipos de press de banca, sentadillas, peso muerto, etc. Dichos movimientos provocan contracción de los músculos, como resultado de lo cual cambia su longitud. Toda la energía del ejercicio isotónico se gasta en movimiento.

Al lector curioso probablemente ya se le haya ocurrido una pregunta: ¿cuál de los tipos de entrenamiento de fuerza considerados es más eficaz: el isométrico o el isotónico? ¿Y en qué proporciones deberían incluirse en la formación? De hecho, los ejercicios isométricos se olvidan inmerecidamente y los planes de entrenamiento de fuerza recomendados consisten íntegramente en ejercicios isotónicos. Mientras tanto, los isométricos añaden una serie de beneficios innegables a tu entrenamiento.
En primer lugar, ahorra tiempo. Al realizar ejercicios isométricos, los músculos sólo tardan unos minutos en empezar a trabajar. La duración del ejercicio isométrico es corta y no provoca mucha fatiga. Gracias a esto, podrás entrenar más a menudo. Como resultado, ¡el efecto de tan solo unos minutos de ejercicios isométricos se puede equiparar a una hora de ejercicios isotónicos tradicionales!

En segundo lugar, los ejercicios isométricos le permiten trabajar un grupo de músculos separado de forma aislada.

En tercer lugar, los isométricos son ideales para personas que experimentan ciertas dificultades a la hora de moverse en el espacio durante el período postraumático, etc.

En cuarto lugar, los ejercicios isométricos se pueden realizar sin llamar la atención de los demás (en la playa, en la oficina, en el transporte público, etc.)

En quinto lugar, los isométricos son, en principio, menos traumáticos que los isotónicos.

Sin embargo, los ejercicios isotónicos son más adecuados para el entrenamiento de fuerza de las mujeres, porque no pueden ayudar a aumentar rápidamente la masa muscular. Además, las bebidas isotónicas tienen un efecto beneficioso sobre el sistema cardiovascular, suministrando sangre a los músculos de forma más intensa. Además, los ejercicios isotónicos contribuyen al desarrollo de la coordinación y plasticidad del movimiento.

Por tanto, podemos concluir que diferentes ejercicios son importantes y diferentes ejercicios son importantes. Un plan de entrenamiento ideal debería incluir ejercicios tanto isométricos como isotónicos. Además, los primeros son más adecuados para el entrenamiento de fuerza masculino. Esté de acuerdo en que tirar y empujar cargas no es asunto de mujeres. Pero el trabajo isotónico con mancuernas o barra es más estético y eficaz para formar un cuerpo esculpido y elástico. Sin embargo, en este camino, no olvidemos que el entrenamiento de fuerza no puede resolver problemas como sobrepeso y exceso de depósitos de grasa. Por eso, no te olvides de la importancia del entrenamiento cardiovascular, el entrenamiento por intervalos y el entrenamiento en circuito.

Modelo en la foto: Alena Kaplunova

Ejercicios isométricos e isotónicos.. El término "isométrico" se deriva de dos palabras griegas "iso" (igual) y "métrico" (tamaño). "Isotónicos", traducido del mismo griego, se interpreta como "tener la misma tensión, presión"... Detrás de términos sofisticados se esconden ejercicios de fuerza que conocemos bien. En general, los ejercicios isométricos se realizan de forma estática y los ejercicios isotónicos se realizan de forma dinámica.

Ejemplos

Los ejemplos más obvios de ejercicios isométricos son el peso muerto, las prensas y las sentadillas. Al mismo tiempo, se pueden realizar con la ayuda de material deportivo (en un simulador, utilizando barra, barra, mancuernas y otros pesos), o se puede utilizar cualquier objeto sólido fijo que pueda proporcionar una resistencia insuperable a los músculos. Este objeto puede ser incluso una pared normal, un alféizar de una ventana o una puerta, sobre la que hay que presionar con fuerza. de varias maneras. También aplicas carga isométrica a los músculos presionando una palma sobre la otra. El objetivo de un ejercicio isométrico no está en el movimiento, sino en superar la resistencia, que evidentemente es insuperable. Aquellos. La isometría representa nuestro intento de realizar un movimiento (tirar, empujar, doblar) que no podemos hacer.

Diferencias entre ejercicios isométricos e isotónicos

La principal diferencia entre los ejercicios isométricos y los ejercicios isotónicos es que durante el primero, la contracción del músculo provoca solo su tensión, y durante el segundo, debido a la contracción del músculo, su longitud cambia. Un ejercicio isométrico es un esfuerzo contra la presión que dura entre 6 y 12 segundos. Toda la energía se gasta en tensión. En el caso de cargas isotónicas, se gasta energía en el movimiento.

Ventajas

Los ejercicios isométricos tienen los siguientes beneficios:

• contribuir al desarrollo y fortalecimiento de los grupos musculares que más lo necesitan (brazos, piernas, espalda, pecho, etc.). Además, gracias a los ejercicios isométricos, podrás trabajar un grupo muscular concreto de forma aislada;
• Ahorre tiempo al involucrar los músculos. De hecho, en el caso de los ejercicios isométricos, esto sólo lleva unos minutos;
• Debido a la corta duración de los ejercicios isométricos, no provocan mucha fatiga, por lo que puedes entrenar con más frecuencia;
• el efecto de unos pocos minutos dedicados al ejercicio isométrico puede ser igual a 1-2 horas de entrenamiento isotónico tradicional;
• Los ejercicios isométricos son invisibles para los demás. Se pueden realizar incluso mientras viaja en el metro, utilizando un pasamanos normal, o en la oficina, presionando de varias formas el asiento de su silla;
• Los ejercicios isométricos son adecuados para personas con movilidad limitada o periodo de recuperación después de lesiones del sistema musculoesquelético;
• Los ejercicios isométricos son menos traumáticos que los ejercicios isotónicos.

Los ejercicios isotónicos son buenos porque:

• más adecuado para mujeres, ya que excluyen la posibilidad de un crecimiento rápido masa muscular;
• a diferencia de los isométricos, suministran sangre a los músculos de forma más intensa y tienen un efecto beneficioso sobre el sistema cardiovascular;
• desarrollar perfectamente la coordinación del movimiento;
• mejorar la plasticidad y el tono del cuerpo;
• aumentar la plasticidad;
• ayudar a desarrollar grupos separados músculos y tendones después de lesiones.

Debilidades

El punto débil de los ejercicios isométricos es el gasto energético mucho menor que el del ejercicio isotónico y, en consecuencia, un efecto de pérdida de peso más débil. Esto se debe a que al realizar ejercicios isométricos los vasos sanguíneos se comprimen. Pero son ellos quienes suministran oxígeno a las células. Así, las células se ven obligadas a trabajar más y no gastan tanta energía como durante el ejercicio isotónico. El punto débil del entrenamiento isotónico es su mayor duración en comparación con el bloque isométrico. Para lograr un efecto igual, se deben realizar ejercicios isotónicos durante 1-2 horas.

Conclusiones

A primera vista, parece que es mucho más fácil dedicar un par de minutos a los isométricos que dedicar horas a los isotónicos. Pero esto no significa que debas descartar todos los programas isotónicos. Por desgracia, estos ejercicios no son intercambiables. Sólo en combinación pueden dar el máximo efecto. Además, no olvide que los ejercicios de fuerza son una parte importante, pero no la principal ni la única, del entrenamiento deportivo de una mujer. Después de todo, junto con el relieve estético del cuerpo, uno quiere estar más delgado. Pero en este caso, no se puede lograr un resultado notable solo con isométricos e isotónicos. Y aquí no podemos prescindir

Los cuales se diferencian en la organización celular y tisular, la inervación y, hasta cierto punto, los mecanismos de funcionamiento. Al mismo tiempo, existen muchas similitudes en los mecanismos moleculares de contracción muscular entre este tipo de músculos.

músculos esqueléticos

Los músculos esqueléticos son la parte activa del sistema musculoesquelético. Como resultado de la actividad contráctil de los músculos estriados ocurre lo siguiente:

• movimiento del cuerpo en el espacio;
• movimiento de partes del cuerpo entre sí;
• manteniendo la postura.

Además, uno de los resultados de la contracción muscular es la producción de calor.

En los humanos, como en todos los vertebrados, las fibras músculos esqueléticos tienen cuatro propiedades importantes:

• excitabilidad- la capacidad de responder a un estímulo mediante cambios en la permeabilidad iónica y el potencial de membrana;
• conductividad - la capacidad de conducir un potencial de acción a lo largo de toda la fibra;
• contractilidad- la capacidad de contraerse o cambiar la tensión cuando se excita;
• elasticidad - capacidad de desarrollar tensión de tracción.

En condiciones naturales, la excitación y contracción muscular son causadas por impulsos nerviosos que ingresan a las fibras musculares desde centros nerviosos. Para provocar excitación en un experimento, se utiliza estimulación eléctrica.

La estimulación directa del propio músculo se denomina estimulación directa; La irritación de un nervio motor que conduce a la contracción de un músculo inervado por este nervio (excitación de las unidades neuromotoras) es una irritación indirecta. Debido al hecho de que la excitabilidad tejido muscular más bajo que el nervioso, la aplicación de electrodos de corriente irritantes directamente al músculo aún no proporciona irritación directa: la corriente, que se propaga a través del tejido muscular, actúa principalmente sobre las terminaciones de los nervios motores ubicados en él y los excita, lo que conduce a la contracción muscular.

Tipos de abreviatura

régimen isotónico- una contracción en la que el músculo se acorta sin crear tensión. Esta reducción es posible cuando se corta o rompe un tendón o en un experimento con un músculo aislado (extirpado del cuerpo).

modo isométrico- una contracción en la que aumenta la tensión muscular, pero la longitud prácticamente no disminuye. Esta reducción se observa al intentar levantar una carga abrumadora.

Modo auxotónico - Contracción en la que la longitud de un músculo cambia a medida que aumenta su tensión. Este modo de contracción se observa al implementar actividad laboral persona. Si la tensión de un músculo aumenta a medida que se acorta, entonces dicha contracción se llama concéntrico, y en el caso de un aumento de la tensión muscular al alargarlo (por ejemplo, al bajar lentamente una carga) - contracción excéntrica.

Tipos de contracciones musculares

Hay dos tipos contracciones musculares: soltero y tetánico.

Cuando un músculo es irritado por un único estímulo se produce una única contracción muscular, en la que se distinguen las siguientes tres fases:

• fase del período latente: comienza desde el comienzo del estímulo hasta el comienzo del acortamiento;
• fase de contracción (fase de acortamiento): desde el inicio de la contracción hasta el valor máximo;
• Fase de relajación: desde la contracción máxima hasta la longitud inicial.

Contracción de un solo músculo Se observa cuando una serie corta de impulsos nerviosos procedentes de neuronas motoras llega al músculo. Puede inducirse aplicando un estímulo eléctrico muy corto (aproximadamente 1 ms) al músculo. La contracción muscular comienza en un intervalo de tiempo de hasta 10 ms desde el inicio del estímulo, lo que se denomina período de latencia (Fig. 1). Luego se desarrolla el acortamiento (duración de unos 30-50 ms) y la relajación (50-60 ms). El ciclo completo de la contracción de un solo músculo dura una media de 0,1 s.

La duración de una sola contracción en diferentes músculos puede variar mucho y depende de estado funcional musculatura. La velocidad de contracción y especialmente de relajación disminuye a medida que se desarrolla la fatiga muscular. Los músculos rápidos que tienen una contracción única de corta duración incluyen los músculos externos. globo del ojo, párpados, oído medio, etc.

Al comparar la dinámica de generación de un potencial de acción en la membrana de la fibra muscular y su contracción única, está claro que el potencial de acción siempre ocurre antes y solo entonces comienza a desarrollarse un acortamiento, que continúa después del final de la repolarización de la membrana. Recuerde que la duración de la fase de despolarización del potencial de acción de la fibra muscular es de 3 a 5 ms. Durante este período de tiempo, la membrana de la fibra se encuentra en un estado de absoluta refractariedad, seguido de la restauración de su excitabilidad. Dado que la duración del acortamiento es de aproximadamente 50 ms, es obvio que incluso durante el acortamiento, la membrana de la fibra muscular debería restaurar la excitabilidad y podrá responder a un nuevo impacto con una contracción en el contexto de uno incompleto. En consecuencia, en el contexto del desarrollo de contracciones en las fibras musculares, se pueden provocar nuevos ciclos de excitación y contracciones acumulativas posteriores en su membrana. Esta reducción acumulativa se llama tetánico(tétanos). Se puede observar en una sola fibra y en todo el músculo. Sin embargo, el mecanismo de contracción tetánica en condiciones naturales de un músculo completo tiene sus propias peculiaridades.

Arroz. 1. Relaciones temporales entre ciclos únicos de excitación y contracción de las fibras del músculo esquelético: a - relación entre el potencial de acción, la liberación de Ca 2+ en el sarcoplasma y la contracción: 1 - período de latencia; 2 - acortamiento; 3 - relajación; b - relación entre potencial de acción, excitabilidad y contracción

Tétanos Se llama contracción muscular que se produce como resultado de la suma de las contracciones de sus unidades motoras provocadas por la recepción de muchos impulsos nerviosos de las neuronas motoras que inervan este músculo. La suma de fuerzas desarrolladas durante la contracción de fibras de múltiples unidades motoras ayuda a aumentar la fuerza de contracción del músculo tetánico y afecta la duración de la contracción.

Distinguir serrado Y liso tétanos. Para observar el tétanos dentado en un experimento, se estimulan los músculos con impulsos corriente eléctrica con tal frecuencia que cada estímulo posterior se aplicó después de la fase de acortamiento, pero antes del final de la relajación. La contracción tetánica suave se desarrolla con una estimulación más frecuente cuando se aplican estímulos posteriores durante el desarrollo del acortamiento muscular. Por ejemplo, si la fase de acortamiento del músculo es de 50 ms, la fase de relajación es de 60 ms, entonces para obtener tétanos serrado es necesario irritar este músculo con una frecuencia de 9-19 Hz, para obtener tétanos suave, con una frecuencia de al menos mínimo 20 Hz.

Para demostración varios tipos El tétanos suele utilizar el registro gráfico en un quimógrafo de las contracciones del músculo gastrocnemio aislado de la rana. Un ejemplo de tal quimograma se muestra en la Fig. 2.

Si comparamos las amplitudes y fuerzas desarrolladas durante los diferentes modos de contracción muscular, son mínimas con una sola contracción, aumentan con el tétanos serrado y se vuelven máximas con una contracción tetánica suave. Una de las razones de este aumento en la amplitud y fuerza de la contracción es que el aumento en la frecuencia de generación de AP en la membrana de la fibra muscular se acompaña de un aumento en la producción y acumulación de iones Ca 2+ en el sarcoplasma de las fibras musculares. , lo que contribuye a una mayor eficiencia de la interacción entre proteínas contráctiles.

Arroz. 2. Dependencia de la amplitud de la contracción de la frecuencia de estimulación (la fuerza y ​​duración de los estímulos no cambian)

Con un aumento gradual en la frecuencia de estimulación, la fuerza y ​​​​la amplitud de la contracción muscular aumentan solo hasta un cierto límite: la respuesta óptima. La frecuencia de estimulación que provoca la mayor respuesta muscular se llama óptima. Un aumento adicional en la frecuencia de estimulación va acompañado de una disminución en la amplitud y la fuerza de contracción. Este fenómeno se denomina respuesta pesimista y las frecuencias de estimulación que superan el valor óptimo se denominan pesimales. Los fenómenos de óptimo y pessimum fueron descubiertos por N.E. Vvedensky.

En condiciones naturales, la frecuencia y el modo de envío de impulsos nerviosos por las neuronas motoras al músculo aseguran la participación asincrónica en el proceso de contracción de un número mayor o menor (dependiendo del número de neuronas motoras activas) de unidades motoras del músculo y del suma de sus contracciones. La contracción de todo un músculo del cuerpo, pero su carácter es cercano al liso-tegánico.

Para caracterizar la actividad funcional de los músculos, se evalúa su tono y contracción. El tono muscular es un estado de tensión continua prolongada causado por la contracción alterna y asincrónica de sus unidades motoras. En este caso, el acortamiento visible del músculo puede no estar presente debido al hecho de que no todas las unidades motoras participan en el proceso de contracción, sino solo aquellas unidades motoras cuyas propiedades se adaptan mejor al mantenimiento del tono muscular y la fuerza de su contracción asincrónica. no es suficiente para acortar el músculo. Las contracciones de tales unidades durante la transición de la relajación a la tensión o cuando se cambia el grado de tensión se denominan tónico. Las contracciones de corta duración acompañadas de cambios en la fuerza y ​​longitud de los músculos se denominan físico.

Mecanismo de contracción muscular.

Una fibra muscular es una estructura multinucleada rodeada por una membrana y que contiene un aparato contráctil especializado. -miofibrillas(Figura 3). Además de esto, componentes esenciales Las fibras musculares son mitocondrias, un sistema de túbulos longitudinales (el retículo sarcoplásmico y un sistema de túbulos transversales). Sistema T.

Arroz. 3. La estructura de la fibra muscular.

La unidad funcional del aparato contráctil de una célula muscular es sarcómero, La miofibrilla está formada por sarcómeros. Los sarcómeros están separados entre sí por placas Z (Fig. 4). Los sarcómeros de las miofibrillas están dispuestos secuencialmente, por lo que las contracciones de las capcómeros provocan la contracción de la miofibrilla y el acortamiento general de la fibra muscular.

Arroz. 4. Esquema de la estructura del sarcómero.

El estudio de la estructura de las fibras musculares con un microscopio óptico reveló sus estrías transversales, que se deben a la organización especial de las proteínas contráctiles de las protofibrillas. actina Y miosina. Los filamentos de actina están representados por un doble filamento retorcido en una doble hélice con un paso de aproximadamente 36,5 nm. Estos filamentos miden 1 µm de largo y 6-8 nm de diámetro, cuyo número alcanza aproximadamente 2000, y están unidos por un extremo a la placa Z. Las moléculas de proteínas filamentosas se encuentran en los surcos longitudinales de la hélice de actina. tropomiosina. En un paso de 40 nm, una molécula de otra proteína se une a la molécula de tropomiosina. troponina.

La troponina y la tropomiosina desempeñan (ver Fig. 3) un papel importante en los mecanismos de interacción entre actina y miosina. En el centro del sarcómero, entre los filamentos de actina, hay gruesos filamentos de miosina de aproximadamente 1,6 µm de largo. En un microscopio polarizador, esta zona es visible como una franja de color oscuro (debido a la birrefringencia). Disco A anisotrópico. Se ve una franja más clara en el centro. h. En reposo no hay filamentos de actina. En ambos lados A- el disco es luz visible isotrópico rayas - I-discos formado por filamentos de actina.

En reposo, los filamentos de actina y miosina se superponen ligeramente entre sí, de modo que la longitud total del sarcómero es de aproximadamente 2,5 μm. Con microscopía electrónica en el centro. h-rayas detectadas Línea M - Estructura que sostiene los filamentos de miosina.

La microscopía electrónica muestra que a los lados del filamento de miosina hay protuberancias llamadas puentes transversales. Según los conceptos modernos, el puente transversal consta de una cabeza y un cuello. La cabeza adquiere una pronunciada actividad ATPasa al unirse a la actina. El cuello tiene propiedades elásticas y es una articulación articulada, por lo que la cabeza del puente transversal puede girar alrededor de su eje.

El uso de tecnología moderna ha permitido establecer que aplicar estimulación eléctrica a una zona z-la placa conduce a la reducción del sarcómero, mientras que el tamaño de la zona del disco A no cambia, pero el tamaño de las rayas norte Y I disminuye. Estas observaciones indicaron que la longitud de los filamentos de miosina no cambia. Se obtuvieron resultados similares cuando se estiró el músculo: la longitud intrínseca de los filamentos de actina y miosina no cambió. Como resultado de los experimentos, resultó que el área de superposición mutua de los filamentos de actina y miosina cambió. Estos hechos permitieron a X. y A. Huxley proponer la teoría del deslizamiento del hilo para explicar el mecanismo de contracción muscular. Según esta teoría, durante la contracción, el tamaño del sarcómero disminuye debido al movimiento activo de los filamentos delgados de actina en relación con los filamentos gruesos de miosina.

Arroz. 5. A - diagrama de organización del retículo sarcoplásmico, túbulos transversales y miofibrillas. B: diagrama de la estructura anatómica de los túbulos transversales y el retículo sarcoplásmico en una fibra del músculo esquelético individual. B - el papel del retículo sarcoplásmico en el mecanismo de contracción del músculo esquelético

Durante el proceso de contracción de la fibra muscular, en ella se producen las siguientes transformaciones:

conversión electroquímica:

• generación de DP;
• distribución de PD a través del sistema T;
• estimulación eléctrica de la zona de contacto del sistema T y del retículo sarcoplásmico, activación de enzimas, formación de trifosfato de inositol, aumento de la concentración intracelular de iones Ca 2+;

transformación quimiomecánica:

• interacción de iones Ca 2+ con troponina, cambio en la configuración de la tropomiosina, liberación de centros activos en los filamentos de actina;
• Interacción de la cabeza de miosina con actina, rotación de la cabeza y desarrollo. tracción elástica;
• deslizamiento de los filamentos de actina y miosina entre sí, reducción del tamaño del sarcómero, desarrollo de tensión o acortamiento de la fibra muscular.

La transferencia de excitación de la neurona motora a la fibra muscular se produce mediante el mediador acetilcolina (ACh). La interacción de la ACh con el receptor colinérgico de la placa terminal conduce a la activación de canales sensibles a la ACh y a la aparición de un potencial de la placa terminal, que puede alcanzar 60 mV. En este caso, la zona de la placa terminal se convierte en una fuente de corriente irritante para la membrana de la fibra muscular y en las zonas de la membrana celular adyacentes a la placa terminal se produce una PD, que se propaga en ambas direcciones a una velocidad de aproximadamente 3-5 m/s a una temperatura de 36 °C. Así, la generación de PD es la primera etapa contracción muscular.

Segunda etapa Es la propagación de la EP hacia la fibra muscular a través del sistema transversal de túbulos, que sirve como vínculo entre la membrana superficial y el aparato contráctil de la fibra muscular. El sistema G está en estrecho contacto con las cisternas terminales del retículo sarcoplásmico de dos sarcómeros vecinos. La estimulación eléctrica del sitio de contacto conduce a la activación de enzimas ubicadas en el sitio de contacto y a la formación de trifosfato de inositol. El trifosfato de inositol activa los canales de calcio de las membranas de las cisternas terminales, lo que conduce a la liberación de iones Ca 2+ de las cisternas y a un aumento de la concentración intracelular de Ca 2+ "de 10 -7 a 10 -5. El conjunto de procesos que conducen a un aumento en la concentración intracelular de Ca 2+ es la esencia tercera etapa contracción muscular. Por lo tanto, en las primeras etapas, la señal eléctrica del AP se convierte en química: un aumento en la concentración intracelular de Ca 2+, es decir, conversión electroquímica(Figura 6).

Cuando aumenta la concentración intracelular de iones Ca 2+, se unen a la troponina, lo que cambia la configuración de la tropomiosina. Este último se mezclará en el surco entre los filamentos de actina; en este caso se abren zonas de los filamentos de actina con las que pueden interactuar los puentes cruzados de miosina. Este desplazamiento de la tropomiosina se debe a un cambio en la formación de la molécula de proteína troponina tras la unión del Ca 2+. En consecuencia, la participación de los iones Ca 2+ en el mecanismo de interacción entre actina y miosina está mediada por la troponina y la tropomiosina. De este modo, cuarta etapa El acoplamiento electromecánico es la interacción del calcio con la troponina y el desplazamiento de la tropomiosina.

En quinta etapa El acoplamiento electromecánico se produce cuando la cabeza del puente transversal de miosina se une al puente de actina, al primero de varios centros estables ubicados secuencialmente. En este caso, la cabeza de miosina gira alrededor de su eje, ya que tiene varios centros activos que interactúan secuencialmente con los centros correspondientes del filamento de actina. La rotación de la cabeza provoca un aumento de la tracción elástica del cuello del puente transversal y un aumento de la tensión. En cada momento específico del desarrollo de la contracción, una parte de las cabezas de los puentes transversales está conectada con el filamento de actina, la otra está libre, es decir. existe una secuencia de su interacción con el filamento de actina. Esto asegura un proceso de reducción sin problemas. En las etapas cuarta y quinta se produce una transformación quimiomecánica.

Arroz. 6. Procesos electromecánicos en el músculo.

La reacción secuencial de conexión y separación de las cabezas de los puentes transversales con el filamento de actina conduce al deslizamiento de los filamentos delgados y gruesos entre sí y a una disminución en el tamaño del sarcómero y la longitud total del músculo, que es sexta etapa. La totalidad de los procesos descritos constituye la esencia de la teoría del deslizamiento del hilo (Fig. 7).

Inicialmente se creía que los iones Ca 2+ servían como cofactor para la actividad ATPasa de la miosina. Investigaciones posteriores refutaron esta suposición. En el músculo en reposo, la actina y la miosina prácticamente no tienen actividad ATPasa. La unión de la cabeza de miosina a la actina hace que la cabeza adquiera actividad ATPasa.

Arroz. 7. Ilustración de la teoría de los hilos deslizantes:

A. a - músculo en reposo: A. 6 - músculo durante la contracción: B. a. b - interacción secuencial de los centros activos de la cabeza de miosina con los centros del filamento activo

La hidrólisis de ATP en el centro ATPasa de la cabeza de miosina se acompaña de un cambio en la conformación de esta última y su transferencia a un nuevo estado de alta energía. La nueva unión de la cabeza de miosina a un nuevo centro del filamento de actina conduce nuevamente a la rotación de la cabeza, que es proporcionada por la energía almacenada en ella. En cada ciclo de conexión y separación de la cabeza de miosina con actina, se escinde una molécula de ATP por puente. La velocidad de rotación está determinada por la tasa de descomposición del ATP. Está claro que las fibras fásicas rápidas consumen significativamente más ATP por unidad de tiempo y retienen menos energía química durante el ejercicio tónico que las fibras lentas. Así, en el proceso de transformación quimiomecánica, el ATP asegura la separación de la cabeza de miosina y el filamento de actina y proporciona energía para una mayor interacción de la cabeza de miosina con otra parte del filamento de actina. Estas reacciones son posibles en concentraciones de calcio superiores a 10 -6 M.

Los mecanismos descritos de acortamiento de las fibras musculares sugieren que la relajación requiere primero una disminución en la concentración de iones Ca 2+. Se ha demostrado experimentalmente que el retículo sarcoplásmico tiene un mecanismo especial: una bomba de calcio que devuelve activamente calcio a los depósitos. La bomba de calcio es activada por el fosfato inorgánico, que se forma durante la hidrólisis del ATP. y el suministro de energía para la bomba de calcio también se debe a la energía generada durante la hidrólisis del ATP. Por tanto, el ATP es el segundo factor más importante, absolutamente necesario para el proceso de relajación. Durante algún tiempo después de la muerte, los músculos permanecen blandos debido al cese del efecto tónico de las neuronas motoras. Luego, la concentración de ATP disminuye por debajo de un nivel crítico y desaparece la posibilidad de separación de la cabeza de miosina del filamento de actina. El fenómeno del rigor mortis ocurre con una rigidez pronunciada de los músculos esqueléticos.

Importancia funcional del ATP durante la contracción del músculo esquelético

• Hidrólisis de ATP por miosina, como resultado de lo cual los puentes transversales reciben energía para el desarrollo de la fuerza de tracción.
• La unión del ATP a la miosina provoca el desprendimiento de los puentes cruzados unidos a la actina, lo que crea la posibilidad de repetir el ciclo de su actividad.
• Hidrólisis de ATP (bajo la acción de Ca 2+ -ATPasa) para el transporte activo de iones Ca 2+ hacia las cisternas laterales del retículo sarcoplásmico, reduciendo el nivel de calcio citoplasmático al nivel inicial.

Suma de contracciones y tétanos.

Si en un experimento dos estimulaciones únicas fuertes actúan sobre una sola fibra muscular o sobre un músculo completo en rápida sucesión, las contracciones resultantes tendrán una amplitud mayor que la contracción máxima durante una sola estimulación. Los efectos contráctiles provocados por la primera y la segunda irritación parecen sumarse. Este fenómeno se llama suma de contracciones (Fig. 8). Se observa con irritación muscular tanto directa como indirecta.

Para que se produzca la suma, es necesario que el intervalo entre irritaciones tenga una duración determinada: debe ser mayor que el período refractario, de lo contrario no habrá respuesta a la segunda irritación, y menor que toda la duración de la respuesta contráctil, por lo que que la segunda irritación afecta al músculo antes de que tenga tiempo de relajarse después de la primera irritación. En este caso, son posibles dos opciones: si la segunda estimulación llega cuando el músculo ya ha comenzado a relajarse, entonces en la curva miográfica el vértice de esta contracción se separará del vértice de la primera por retracción (Figura 8, G-D) ; si la segunda estimulación actúa cuando la primera aún no ha alcanzado su pico, entonces la segunda contracción se fusiona completamente con la primera, formando un único pico sumado (Figura 8, A-B).

Considere la suma en el músculo gastrocnemio de la rana. La duración de la fase ascendente de su contracción es de aproximadamente 0,05 s. Por tanto, para reproducir el primer tipo de suma de contracciones (suma incompleta) en este músculo, es necesario que el intervalo entre la primera y la segunda estimulación sea superior a 0,05 s, y para obtener el segundo tipo de suma (la llamada suma completa) - menos de 0,05 s.

Arroz. 8. Suma de contracciones musculares 8 respuesta a dos estímulos. Marca de tiempo 20 ms

Tanto con la suma completa como incompleta de las contracciones, los potenciales de acción no se suman.

Músculo del tétanos

Si una fibra muscular individual o todo el músculo se somete a una estimulación rítmica con una frecuencia tal que sus efectos se sumen, se produce una contracción fuerte y prolongada del músculo, llamada contracción tetánica, o tétanos.

Su amplitud puede ser varias veces mayor que la contracción única máxima. Con una frecuencia relativamente baja de irritación, se observa tétanos serrado, en alta frecuencia - tétanos suave(Figura 9). En el tétanos, las respuestas contráctiles del músculo se resumen, pero sus reacciones eléctricas (potenciales de acción) no se resumen (Fig. 10) y su frecuencia corresponde a la frecuencia de la estimulación rítmica que provocó el tétanos.

Después del cese de la irritación tetánica, las fibras se relajan por completo y su longitud original se recupera solo después de un tiempo. Este fenómeno se llama contractura postetánica o residual.

Cuanto más rápido se contraen y relajan las fibras musculares, más frecuente debe ser la estimulación para provocar el tétanos.

Fatiga muscular

La fatiga es una disminución temporal en el rendimiento de una célula, órgano u organismo completo que se produce como resultado del trabajo y desaparece después del descanso.

Arroz. 9. Tétanos de fibra muscular aislada (según F.N. Serkov):

a — tétanos serrado con una frecuencia de estimulación de 18 Hz; 6 - tétanos suave a una frecuencia de estimulación de 35 Hz; M - miograma; P — marca de irritación; B - marca de tiempo 1 s

Arroz. 10. Registro simultáneo de la contracción (a) y la actividad eléctrica (6) del músculo esquelético del gato durante la estimulación del nervio tetánico.

Si un músculo aislado, sobre el que se suspende una pequeña carga, se estimula durante un tiempo prolongado con estímulos eléctricos rítmicos, la amplitud de sus contracciones disminuye gradualmente hasta cero. El registro de contracción registrado en este caso se denomina curva de fatiga.

Una disminución en el rendimiento de un músculo aislado durante una irritación prolongada se debe a dos razones principales:

• Durante la contracción se acumulan en el músculo productos metabólicos (ácido fosfórico, láctico, etc.), que tienen un efecto depresor sobre el rendimiento de las fibras musculares. Algunos de estos productos, así como los iones de potasio, difunden desde las fibras hacia el espacio pericelular y tienen un efecto depresor sobre la capacidad de la membrana excitable para generar potenciales de acción. Si un músculo aislado colocado en un pequeño volumen de líquido de Ringer se irrita durante mucho tiempo y se lleva al punto de fatiga total, basta con cambiar la solución lavándolo para restablecer las contracciones musculares;
• agotamiento gradual de las reservas de energía en el músculo. Con el trabajo prolongado de un músculo aislado, las reservas de glucógeno disminuyen drásticamente, como resultado de lo cual se altera el proceso de resíntesis de ATP y fosfato de creatina, necesarios para la contracción.

A ELLOS. Sechenov (1903) demostró que la restauración del rendimiento de los músculos cansados ​​del brazo de una persona después de un trabajo prolongado levantando una carga se acelera si el trabajo se realiza con la otra mano durante el período de descanso. La restauración temporal de la capacidad de trabajo de los músculos de un brazo cansado se puede lograr con otros tipos de actividad motora, por ejemplo, cuando se trabajan los músculos de las extremidades inferiores. A diferencia del descanso simple, I.M. Sechenov activo. Consideró estos hechos como evidencia de que la fatiga se desarrolla principalmente en los centros nerviosos.

Eficiencia del motor o los vehículos de motor se calculan como el porcentaje de energía consumida que se convierte en trabajo en lugar de calor. En los músculos, la cantidad de energía que se puede convertir en trabajo, incluso con mejores condiciones constituye menos del 25% de la energía total entregada al músculo (energía química de los nutrientes), y el resto de la energía se convierte en calor. La razón de esta baja eficiencia se debe al hecho de que aproximadamente la mitad de la energía de los nutrientes se pierde durante la formación de ATP, y sólo el 40-45% de la energía del propio ATP puede convertirse posteriormente en trabajo.

Eficacia máxima se realiza sólo si el músculo se contrae a una velocidad moderada. Cuando el músculo se contrae lentamente o sin acortarse durante la contracción, no gran número manteniendo el calor, aunque se realiza poco o ningún trabajo, lo que reduce la eficiencia de conversión a cero. Por el contrario, si la contracción es demasiado rápida, se utiliza más energía para superar la fricción viscosa dentro del propio músculo, y esto también reduce la eficiencia de la contracción. Normalmente, la máxima eficiencia se desarrolla cuando la tasa de contracción ronda el 30%.

Muchos características de la contracción muscular se puede demostrar usando el ejemplo de contracciones de un solo músculo. Estas contracciones se producen mediante una única estimulación eléctrica que inerva el músculo del nervio, o mediante una breve estimulación eléctrica del propio músculo, que conduce al desarrollo de una única contracción que dura una fracción de segundo.

Contracción isométrica e isotónica.. La contracción muscular se llama isométrica si el músculo no se acorta durante la contracción, e isotónica si el músculo se acorta, pero su tensión permanece constante durante toda la contracción.

EN sistema muscular isométrico se contrae sin reducir su longitud, y en el sistema isotónico el músculo se acorta ante una carga fija: el músculo levanta la balanza con un peso desigual. El sistema isométrico registra estrictamente los cambios en la fuerza de la contracción del músculo en sí, y los parámetros de la contracción isotónica dependen de la carga contra la cual se contrae el músculo, así como de la inercia de la carga. En este sentido, al comparar características funcionales varios tipos Los músculos utilizan con mayor frecuencia el sistema isométrico.

Peculiaridades contracciones isométricas individuales, grabado de diferentes músculos. El cuerpo humano contiene muchos músculos de diferentes tamaños, desde el muy pequeño músculo estapedio del oído medio, de unos pocos milímetros de largo y alrededor de 1 mm de diámetro, hasta el muy grande músculo cuádriceps, 500.000 veces más grande que el estapedio. En este caso, el diámetro de las fibras puede ser pequeño (10 µm) o grande (80 µm). Finalmente, la energía de las contracciones musculares varía significativamente de un músculo a otro. Por tanto, no sorprende que las características mecánicas de las contracciones de diferentes músculos difieran.

La figura muestra las curvas de registro. contracciones isométricas tres tipos de músculos esqueléticos: el músculo ocular (la duración de la contracción isométrica es inferior a 1/40 s), el músculo gastrocnemio (la duración de la contracción es de aproximadamente 1/15 s) y el músculo sóleo (la duración de la contracción es aproximadamente 1/3 seg). Curiosamente, la duración de estas contracciones se adapta a las funciones de los músculos correspondientes. Los movimientos oculares deben ser extremadamente rápidos para mantener la fijación de los ojos en un objeto y lograr una visión clara. músculo de la pantorrilla debe contraerse moderadamente rápido para asegurar la velocidad de movimiento miembro inferior suficiente para correr o saltar. Y el músculo sóleo se ocupa principalmente de contracciones lentas para sostener continuamente el cuerpo contra la gravedad durante mucho tiempo.

Fibras musculares rápidas y lentas.. Como se comentó en artículos anteriores sobre fisiología del deporte, cada músculo del cuerpo está compuesto por un conjunto de fibras musculares llamadas rápidas y lentas, así como otras fibras con propiedades transitorias. Los músculos de respuesta rápida constan principalmente de fibras de contracción rápida y sólo una pequeña cantidad de fibras de contracción lenta. Por el contrario, los músculos de respuesta lenta están compuestos principalmente de fibras de contracción lenta. Las diferencias entre estos dos tipos de fibras son las siguientes.

Fibras rápidas: (1) fibras grandes que proporcionan mayor fuerza contráctil; (2) tienen un retículo sarcoplásmico bien desarrollado para la liberación rápida de iones de calcio que inician la contracción; (3) contienen una gran cantidad de enzimas glicolíticas para la rápida liberación de energía mediante la glucólisis; (4) tienen un suministro de sangre relativamente pobre, ya que el metabolismo oxidativo es de importancia secundaria; (5) contienen pocas mitocondrias también debido a la menor importancia del metabolismo oxidativo.

Fibras lentas: (1) fibras más pequeñas; (2) también están inervados por fibras nerviosas más pequeñas; (3) tener un sistema bien desarrollado vasos sanguineos y capilares para suministrar grandes cantidades de oxígeno; (4) contienen significativamente más mitocondrias para respaldar altos niveles de metabolismo oxidativo; (5) contienen grandes cantidades de mioglobina, una proteína que contiene hierro similar a la hemoglobina de los glóbulos rojos. La mioglobina se une al oxígeno y lo almacena hasta que se necesita (esto también aumenta significativamente la tasa de transporte de oxígeno hacia las mitocondrias). La mioglobina da un aspecto rojizo a las fibras lentas, por eso se llaman fibras rojas, y debido a la deficiencia de mioglobina roja en las fibras rápidas, se llaman fibras blancas.

El término "isotónico" se utiliza con referencia a la contracción muscular. Los ejercicios isotónicos son ejercicios en los que se aplica una fuerza constante o variable a los músculos, provocando así que se contraigan o alarguen. Este principio se utiliza para aumentar la fuerza y ​​la resistencia muscular. Este artículo le ayudará a comprender los tipos y beneficios del ejercicio isotónico.

Tradicionalmente, el ejercicio se puede dividir en ejercicio aeróbico y anaeróbico. Y mientras que los primeros incluyen ejercicios de baja intensidad como caminar, andar en bicicleta y otros, en los que las necesidades de oxígeno del cuerpo se pueden reponer a partir del aire. Los ejercicios anaeróbicos incluyen entrenamientos de alta intensidad, ejercicios de corta duración, propios del levantamiento de pesas. El ejercicio anaeróbico utiliza energía muscular porque la demanda de oxígeno del cuerpo es mayor que el suministro de oxígeno disponible. El ejercicio anaeróbico se puede dividir en ejercicio isotónico e isométrico.

La diferencia entre ejercicios isotónicos e isométricos es que los primeros implican contraer los músculos con movimiento articular, mientras que los segundos implican contraer los músculos sin mover las articulaciones. Discurso en palabras simples, el entrenamiento isotónico implica levantar pesas que cambian las posiciones de las articulaciones, mientras que el entrenamiento isométrico implica levantar y mantener una pesa en una posición determinada. De esta forma, las articulaciones permanecen inmóviles durante los ejercicios isométricos.

El noventa por ciento de la formación en gimnasia son isotónicos. La palabra "isotónico" proviene de las palabras griegas "iso" - que significa igual y "tonus" - que significa tono. Por tanto, la palabra implica tono muscular igual. Cuando flexionas los bíceps, se trata de una contracción isotónica. Casi todos los entrenamientos, excepto los movimientos regulares (sentado, de pie), son isotónicos.

Ejercicios isotónicos: tipos

Estos ejercicios se pueden diferenciar en función de las contracciones musculares. Hay dos tipos principales: concéntricos y excéntricos. Las contracciones concéntricas se producen cuando la tensión en los músculos es tan grande que se acortan. Las contracciones concéntricas se utilizan en todo tipo de ejercicios. Contracciones excéntricas, cuando la fuerza aplicada es mayor que la fuerza muscular, provocando que esta última se alargue. Y aunque las contracciones excéntricas aumentan significativamente fuerza muscular, también pueden provocar dolores y lesiones musculares. Levantar una pesa se considera una contracción concéntrica, mientras que bajar una pesa es una contracción excéntrica. Ejemplos de tales contracciones son sentadillas, flexiones de brazos, flexiones de bíceps y tríceps realizadas con pesas libres (mancuernas, barras).

Ejercicios isotónicos: beneficios

• Un beneficio importante de estos ejercicios es el desarrollo de músculos y huesos más fuertes y flexibles.
• Los ejercicios isotónicos ayudan a tonificar todos los grupos musculares.
• Además de aumentar la masa muscular y la fuerza ósea, también mejoran el metabolismo del cuerpo.
• Estos ejercicios también ayudan a controlar el peso corporal.
• A la larga, estos ejercicios ayudan a conseguir un cuerpo bien tonificado.
• Estos ejercicios desafían a los músculos más allá de lo que están acostumbrados. Estas contracciones musculares hacen que aumente la cantidad de proteína en cada célula muscular.
• Los ejercicios isotónicos son eficaces para las personas que quieren ganar peso.
• Estos ejercicios también son extremadamente beneficiosos para las personas afectadas por la artritis.
• Estos ejercicios son parte importante fisioterapia y rehabilitación.
• Ayudan a mejorar la coordinación y la movilización conjunta.

Si sufre algún problema de salud, debe comenzar un curso de ejercicios isotónicos únicamente bajo la guía de. Es necesario un calentamiento completo antes del entrenamiento para evitar espasmos musculares. Entrena según tus capacidades y también evita entrenamientos extenuantes. Los ejercicios adecuados de estiramiento y enfriamiento también pueden ayudar a reducir los espasmos musculares. Junto a estos ejercicios, también es necesario un descanso adecuado. Si realizas ejercicios isotónicos, como cualquier otro tipo de ejercicio, debes recordar que el entrenamiento debe realizarse de forma correcta y regular. Esto le ayudará a mantenerse en forma, tanto física como mentalmente.