Le cytosol est la partie liquide de la cellule qui se trouve à l’extérieur du noyau et des structures recouvertes de membranes, appelées organites. C’est un gel dans lequel se déroule la majeure partie du métabolisme de la cellule. Environ 70% du volume d’une cellule animale est composé de cytosol, il est donc également connu sous le nom de liquide intracellulaire.
Le liquide intracellulaire était à l’origine connu sous le nom de protoplasme avant que l’on en sache beaucoup sur le contenu des cellules. Le cytoplasme est un terme plus spécifique pour le contenu d’une cellule à l’intérieur de la membrane cellulaire, à l’exclusion du noyau. La matrice cytoplasmique est un autre terme pour le cytosol.
Une grande partie de cette matrice cellulaire est composée d’eau, mais il y a beaucoup de choses qui y sont dissoutes. Il existe des ions, de petites molécules organiques et des molécules plus grosses, telles que des protéines hydrosolubles. Les filaments qui composent le cytosquelette se trouvent également dans la matrice cytoplasmique.
La concentration d’ions à l’intérieur du cytosol peut être très différente de celle à l’extérieur de la cellule. Cela peut avoir des implications physiologiques pour l’organisme. Par exemple, la concentration en ions potassium positifs est beaucoup plus élevée, tandis que la concentration en ions sodium négatifs est beaucoup plus faible. La cellule pompe les ions négatifs de sodium et de chlorure hors de la cellule pour les empêcher d’absorber des quantités excessives d’eau.
Il y a très peu de calcium dans le cytosol. Le calcium est un messager secondaire commun, relayant des signaux de l’extérieur de la cellule vers des cibles intracellulaires qui elles-mêmes relaient des signaux vers des molécules, pour initier ou terminer des réactions. La liaison d’une hormone à un récepteur membranaire cellulaire est un moyen par lequel la signalisation calcique peut être activée.
Un métabolisme cellulaire important a lieu au sein des membranes cellulaires, dans des organites telles que les mitochondries ou le réticulum endoplasmique (RE). Des études avec la levure, cependant, montrent que la majeure partie du métabolisme de la cellule a lieu dans le cytosol. Dans celui-ci, de petites molécules sont dégradées ou synthétisées pour fournir les éléments constitutifs de molécules plus grosses, appelées macromolécules. Une protéine est un exemple de macromolécule et la synthèse des protéines se produit dans la matrice cytoplasmique.
Il apparaît que la concentration de molécules est très élevée au sein du cytosol, conduisant à un phénomène connu sous le nom d’encombrement macromoléculaire. Cela signifie qu’une molécule individuelle a moins de place pour effectuer sa réaction, augmentant ainsi la concentration relative des autres molécules. Les estimations des taux de liaison aux protéines et des réactions chimiques effectuées dans des essais biochimiques expérimentaux peuvent ne pas s’appliquer à ce qui se passe réellement dans une cellule en raison de cet effet d’encombrement.
Il y a quelques grands complexes dans la matrice cytoplasmique. Par exemple, il existe des protéasomes. Ce sont de grands assemblages de complexes protéiques qui dégradent les protéines présentes dans le cytosol. De plus, d’autres protéines ayant des fonctions similaires se réunissent en complexes, de sorte qu’elles peuvent transmettre leur produit directement d’une enzyme à l’autre. Cela rend la réaction globale plus efficace et est connu sous le nom de canalisation.