Цитохи́мия, раздел цитологии, изучающий химический состав клеточных структур, синтез, распределение и активность химических соединений в клетке, их изменения в связи с функциями клетки.
Методы цитохимии основаны на связывании определенного химического компонента клетки с красителем или на образовании окраски в процессе реакции. С помощью цитохимических методов оценивается распределение веществ, их количество, локализация определенных ферментов в клетке. К основным методам относятся: микрохимия — выделение клеточных структур (митохондрий или рибосом) путем дифференциального центрифугирования и химический анализ их состава; микроспектрофотометрия — определение веществ с помощью микроскопа-спектрофотометра непосредственно в клетке по характерному спектру поглощения (например, нуклеиновых кислот по поглощению пуринами и пиримидинами ультрафиолетового излучения); микроинтерферометрия — оценка массы клетки по сдвигу фазы поляризованного света (позволяет проводить химический анализ живых клеток); цитофотометрия окрашенных клеток — качественное и количественное определение вещества в клетке путем фотометрии окрашенного продукта, который образуется при взаимодействии анализируемого вещества с красителем; флуоресцентная микроскопия и цитофлуорометрия — определение количества вещества по интенсивности флуоресценции, возникающей после реакции вещества с флуоресцирующим маркером (например, липидные зонды); авторадиография — определение локализации метаболического процесса и его интенсивности в клеточных структурах с помощью введенных в организм или среду клеточной культуры метаболитов, меченных радионуклидами, и цитоавтографа (препарата из клеток и фотоэмульсии, которую проявляют после экспозиции); иммуноцитохимия — выявление антигена внутри клетки путем получения комплексов между антителами, соединенными с красителями, и анализируемыми антигенами.
Благодаря развитию методов цитохимии впервые были сформулированы идеи о ведущей роли нуклеиновых кислот в синтезе белка, в развитии организмов и наследственности (Б.В. Кедровский, Т. Касперсон; 1930-е гг.). В 1940-х годах методами цитохимии было доказано постоянство содержания ДНК в хромосомном наборе (К. и Р. Вендрели), в 1960-х годах определены закономерности обновления клеточных популяций и регенерации тканей(К. Леблон, Л.Н. Жинкин) и изменения структуры хроматина, характеризующие его активность (Е.М. Брумберг, М.Н. Мейсель). При изучении кинетики образования клеточных белков цитохимическими и биохимическими методами в 1960-1970-х годах был открыт ритм синтеза белка. В работах 1980-х годов при гибридизации ДНК клеточного ядра с клонированной ДНК определенного гена установлено положение этого гена в хромосоме.