Das Zytosol ist der flüssige Teil der Zelle, der sich außerhalb des Zellkerns und der mit Membranen bedeckten Strukturen, den sogenannten Organellen, befindet. Es ist ein Gel, in dem der größte Teil des Stoffwechsels der Zelle stattfindet. Etwa 70 % des Volumens einer tierischen Zelle besteht aus Zytosol, daher wird es auch als intrazelluläre Flüssigkeit bezeichnet.
Die intrazelluläre Flüssigkeit war ursprünglich als Protoplasma bekannt, bevor viel über den Inhalt der Zellen bekannt war. Das Zytoplasma ist ein spezifischerer Begriff für den Inhalt einer Zelle innerhalb der Zellmembran, mit Ausnahme des Zellkerns. Die zytoplasmatische Matrix ist ein anderer Begriff für das Zytosol.
Ein Großteil dieser Zellmatrix besteht aus Wasser, aber es sind viele Dinge darin gelöst. Es gibt Ionen, kleine organische Moleküle und größere Moleküle wie wasserlösliche Proteine. Die Filamente, aus denen das Zytoskelett besteht, befinden sich auch in der zytoplasmatischen Matrix.
Die Konzentration der Ionen innerhalb des Zytosols kann sich stark von denen außerhalb der Zelle unterscheiden. Dies kann physiologische Auswirkungen auf den Organismus haben. Beispielsweise ist die Konzentration der positiven Kaliumionen viel höher, während die negative Natriumionenkonzentration viel niedriger ist. Die Zelle pumpt negative Natrium- und Chloridionen aus der Zelle, um zu verhindern, dass sie übermäßig viel Wasser aufnehmen.
Das Zytosol enthält sehr wenig Kalzium. Calcium ist ein häufiger sekundärer Botenstoff, der Signale von außerhalb der Zelle an intrazelluläre Ziele weiterleitet, die ihrerseits Signale an Moleküle weiterleiten, um Reaktionen einzuleiten oder zu beenden. Die Bindung eines Hormons an einen Zellmembranrezeptor ist eine Möglichkeit, die Kalziumsignalisierung zu aktivieren.
Ein wichtiger Zellstoffwechsel findet in Zellmembranen, in Organellen wie den Mitochondrien oder dem endoplasmatischen Retikulum (ER) statt. Studien mit Hefe zeigen jedoch, dass der größte Teil des Zellstoffwechsels im Zytosol stattfindet. Darin werden kleine Moleküle abgebaut oder synthetisiert, um die Bausteine für größere Moleküle, sogenannte Makromoleküle, bereitzustellen. Ein Protein ist ein Beispiel für ein Makromolekül, und die Proteinsynthese findet in der zytoplasmatischen Matrix statt.
Es scheint, dass die Konzentration der Moleküle im Zytosol sehr hoch ist, was zu einem Phänomen führt, das als makromolekulares Crowding bekannt ist. Dies bedeutet, dass ein einzelnes Molekül weniger Raum hat, um seine Reaktion durchzuführen, wodurch die relative Konzentration anderer Moleküle erhöht wird. Schätzungen der Proteinbindungsraten und chemischen Reaktionen, die in experimentellen biochemischen Assays durchgeführt werden, können aufgrund dieses Verdrängungseffekts möglicherweise nicht auf das zutreffen, was tatsächlich in einer Zelle passiert.
Es gibt einige große Komplexe in der zytoplasmatischen Matrix. Es gibt zum Beispiel Proteasomen. Dies sind große Ansammlungen von Proteinkomplexen, die die im Zytosol gefundenen Proteine abbauen. Auch andere Proteine mit ähnlichen Funktionen schließen sich zu Komplexen zusammen, sodass sie ihr Produkt direkt von einem Enzym zum nächsten weitergeben können. Dies macht die Gesamtreaktion effizienter und wird als Channeling bezeichnet.