Robert Hooke (s. 18.7.1635 Freshwater ja k. 3.3.1703 Lontoo) havaitsi ensimmäisenä solujen olemassa olon vuonna 1665. Hooke oli englantilainen fyysikko ja multilahjakas tutkija, joka tunnetaan Hooken-lain keksijänä (kiinteiden aineiden kimmoisuus). Hooke paranteli myös mikroskooppia ja kaukoputkea sekä esitti valon etenevän poikittaisina aaltoliikkeinä – tämä väite pystyttiin todistamaan vasta 1800-luvulla.
Kaikkien eliöiden rakenteellinen ja toiminnallinen perusyksikkö on solu. Solut voivat olla joko prokaryootteja (esitumallisia) tai eukaryootteja (aitotumallisia). Eläinten solut voivat olla joko somaattisia soluja tai sukusoluja eli ituradan soluja. Solut ovat varautuneet sähköisesti niin, että solun sisäpuolella sähkövaraus on noin 70 millivolttia negatiivisempi kuin solun ulkopuolella. Solut pystyvät lisääntymään joko mitoottisesti tai meioottisesti. Ihmisen solut pysyvät elossa yleensä kuukausia tai vuosia, mutta suolen sisäpinnan solut sekä jotkin valkosolut elävät vain vuorokausia. Sen sijaan hermo- ja lihassolut ovat hyvin pitkäikäisiä. Solut voivat olla kovin erikokoisia ja erimuotoisia. Kasvis- ja eläinsolut ovat läpimitaltaan yleensä 5-200 mikrometriä ja pienimmät yksisoluiset bakteerit ovat läpimitaltaan 0,3 mikrometriä. Suurimmat ihmisen solut ovat munasoluja, hermosoluja ja lihassoluja ja pienimmät siittiösoluja ja punasoluja. Ihosolut ovat noin 11-12 µm.
Solun keskuksena toimii tuma, jonka kromosomit sisältävät perintöaineksen (DNA). DNA ohjaa solun toimintaa lähettien (mRNA) ja siirtäjien (tRNA) avulla. Näitä kumpiakin on paljon tumajyväsessä. Erilaisia RNA-tyyppejä sekä ribosomeja – proteiinista ja RNA:sta koostuva pieni soluelin, jonka pinnalla proteiinisynteesi aminohapoista tapahtuu kromosomien ohjeiden mukaisesti - siirtyy tumasta solulimaan säätelemään siellä tapahtuvaa entsyymien, proteiinien ym. solun ainesosien valmistusta eli biosynteesiä. Ribosomit voivat olla irrallaan solulimassa, mutta usein ne ovat kuitenkin kiinnitettyinä kalvoston pinnoille. Solua ja tumaa rajoittavien kalvojen lisäksi solussa on sisäinen soluliman kalvosto, johon liittyy eräänlainen varasto ja kuljetusputkisto eli ns. Golgin laite. Golgin laite sijaitsee tuman läheisyydessä ja se muodostuu yhdensuuntaisista kalvopusseista. Sen tehtävä on viimeistellä erittyviä proteiinimolekyylejä. Golgin laitteen kanavat ulottuvat tumasta solun ulkokalvoon saakka. Varastorakkulat (rasvapallot) ja eritejyväset sekä mitokondriot eli soluvoimalat ja lysomit – yksinkertaisen fosfolipidikakaksoiskalvon verhoamia ja Golgin laitteessa muodostuneita rakkuloita eli soluelimiä, jotka pilkkovat bakteereja ja vieraita hiukkasia, joita on tullut soluun endosytoosin avulla; ovat solujen yhdistetty ”puhtaanapitolaitos ja sulatusjärjestelmä” - ovat osasina solulimassa. Varsinaisessa solulimassa sijaitsee hiilihydraattien, rasvojen, valkuaisaineiden ja nukleotidien reaktioissa tarvittavia entsyymejä.
Soluista noin 80 prosenttia on vettä. Solun kuivapainosta on noin 80 prosenttia proteiineja eli valkuaisaineita ja lipidejä eli rasva-aineita noin 10 prosenttia. Vain muutama prosentti on hiilihydraatteja ja nukleiinihappoja (DNA ja RNA). Eläin- ja kasvisolujen useat kemialliset toiminnat ovat samankaltaisia. Tapahtumat soluissa ovat lähinnä tasapainoreaktioita, joissa lähtöaineiden ja entsyymien lisäksi tarvitaan sekä muita orgaanisia yhdisteitä että epäorgaanisia aineita. Nämä ovat aktivoimassa reaktioita ja vastaanottamassa reaktiotuloksia. Varsin oleellinen ero on siinä, että kasvit sekä varastoivat säteilyenergiaa kemialliseksi energiaksi että käyttävät sitä energiaa kasvuunsa. Kasvien soluissa on näihin tehtäviin sekä lehtivihreähiukkasia että mitokondrioita. Eläinsoluissa on ainoastaan mitokondrioita, jotka ovat erikoistuneet soluhengitykseen eli sidotun kemiallisen energian muuntamiseen adenosiinitrifosfaatiksi eli ATP:ksi, jota solu käyttää energianaan.
Hiilihydraatit ja rasvahapot toimivat solujen pääasiallisina energianlähteinä. Rasvahapot pilkotaan aitotumallisissa soluissa pääasiallisesti hapettamalla ß-oksidaatiossa mitokondrioissa, jolloin syntyy pelkistyneitä elektroninsiirtäjäkoentsyymejä NADH:ta ja FADH2:ta. Hiilihydraatit pilkotaan ja muokataan ensin glukoosiksi tai sen johdannaisiksi. Glykolyysissä – joka tapahtuu solulimassa – ne muutetaan pyruvaatiksi, mikä tuottaa NADH:ta ATP:tä. Asetyyli-koentsyymi A:ta muodostetaan sekä pyruvaatista että rasvahappojen hapetustuotteista. Asetyyli-koentsyymi A pilkotaan hapettamalla mitokondrion sitruunahappokierrossa, jolloin syntyy hiilidioksidia, NADH:ta ja FADH2:ta. Happea käyttävien eli aerobisten solujen mitokondrion hengitysketjussa eli elektroninsiirtoketjussa aiemmissa reaktioissa tuotetut NADH ja FADH2 luovuttavat elektroninsa eli hapettuvat NAD:ksi ja FAD:ksi pelkistäen hapen vedeksi ketjureaktion jälkeen. Tämän seurauksena mitokondrion sisemmän kalvon eri puolille syntyy protonikonsentraatiogradientti, jossa matriisi on emäksisempi kuin solulima. Proteiinikanavat eli ATP-syntaasit antavat protonikonsentraation tasoittua tekemällä samalla protonivirrasta saatavalla energialla ADP:stä ja fosfaatista ATP:ta nk. oksidatiivisessa fosforylaatiossa. ATP:ta solun entsyymit käyttävät reaktioihinsa, mutta ATP:n huono puoli on se, että sitä ei voida säilöä suuria määriä.
Niin viherhiukkaset kasveissa kuin mitokondriot kasvi- ja eläinsoluissa ovat osittain itsenäisiä yksiköitä, jotka voivat kasvaa ja lisääntyä jakautumalla, jos niille vallitsevat otolliset olosuhteet. Mitokondrioiden toimintaa sopivasti rasittamalla ne saadaan kasvamaan ja lisäämään kristojen eli kalvopoimujen lukumäärää sekä lisääntymään jakautumalla, mikäli on saatavilla sopivaa ravintoa. Eri eläinlajien mitokondrioiden lukumäärien on huomattu vastaavan kyseisten elinten vilkkautta ja sama pätee myös mitokondrioiden uusiutumiskykyyn. Toimettomissa soluissa rasvapallosten kasvaessa suhteettomiksi mitokondriot vastaavasti surkastuvat. Tästä johtuen esim. urheilijoiden treenauksen voidaan katsoa perustuvan juuri mitokondrioitten toiminnan tehostumiseen.
Mitokondriot toimivat solujen ”voimalaitoksina” muodostaen runsasenergistä yhdistettä, adenosiinitrifosfaattia, joka luovuttaa energiaa solun toimintoihin. Mitokondriot ovat eniten erilaistuneita solulimassa sijaitsevista osasista ja ne toimivat melko itsenäisesti, koska niissä on itsessään sekä DNA:ta että RNA:ta. Mitokondrioita on eniten siellä, missä energian tarve on suurin. Yhdessä solussa voi mitokondrioita olla muutamasta aina tuhansiin asti. Muodoltaan mitokondriot ovat pitkulaisia, ja niiden sisäkalvossa on runsaita hyllymäisiä poimuja. Niillä on kaksoiskalvo, joista sisempi muodostaa poimuja eli kristoja sisäänpäin ja näin muodostuneilla laajoilla pinnoilla sekä kalvojen väliaineessa tapahtuvat elintoiminnan kannalta tärkeimmät eli solujen ATP-energiaa eniten tuottavat reaktiot (Krebsin kierrot ja hengitysketjut).
Muunnettua energiaa – käyttökelpoiseksi se tulee mitokondrioissa – käytetään eri tavoin purkamis-, rakennus-, varastoimis-, liikkumis- ym. reaktioihin. Ribosomien pinnoilla suorittavat tumasta tulleet ns. lähetti-RNA ja siirtäjä-RNA perintöaineksilta (DNA) saamiensa koodisanomien mukaisia uusia kemiallisia kytkentöjä ATP-energian avulla. Nämä reaktiot ovat riippuvaisia paitsi perintötekijöistä myös niistä aineksista, mitä solut saavat ravinnosta aineenvaihdunnan yhteydessä.
