Spermatogeneza este procesul de transformare a celulelor spermatice sau de dezvoltare a celulelor germinale imature cunoscute sub numele de spermatogonie în celule spermatice mature numite spermatozoizi. Un spermatozoid este celula reproductivă masculină care fecundează ovulul feminin în reproducerea sexuală. Capacitatea unui mascul de a se reproduce depinde de calitatea și cantitatea înaltă a spermatozoizilor; prin urmare, spermatogeneza are loc continuu de la pubertate până la moarte. Etapele incluse în acest proces sunt spermatocitogeneza, spermatogeneza și spermiogeneza.
Spermatogeneza începe în tubii seminiferi, care, în funcție de tipul lor, arată ca fidea mici, drepte sau răsucite în testicule. Interiorul tubilor seminiferi este căptușit cu celule Sertoli și spermatogonie. Celulele Sertoli sunt adesea denumite celule „asistente”, deoarece ajută la dezvoltarea spermatozoizilor mâncând materialele reziduale ale spermatogenezei și direcționând celulele prin canalele tubulilor.
În timpul spermatocitogenezei, spermatogonia se divide prin mitoză pentru a forma două celule diploide numite spermatocite primare. Mitoza este un tip de diviziune celulară în care o celulă părinte crește și apoi se împarte în jumătate pentru a forma două celule fiice identice. Spermatocitele primare, care au de două ori mai mult material genetic decât o celulă normală, trebuie apoi să sufere meioza I.
În acest tip de diviziune, celula părinte se divide pentru a forma două celule fiice diploide, care au jumătate din cromozomi, sau material genetic, ca celula părinte. Spermatocitele secundare rezultate, care au cantitatea normală de cromozomi, trebuie apoi să treacă prin meioza II pentru a forma spermatide. Această porțiune scurtă a spermatogenezei se numește spermatogeneză.
Spermatidele au doar jumătate din cantitatea totală de cromozomi. Acest lucru se datorează faptului că atunci când spermatozoidul se unește cu ovulul, care conține, de asemenea, doar jumătate din cantitatea de cromozomi necesari, ei formează un set complet de cromozomi formați atât din genele masculine, cât și din genele feminine. Înjumătățirea aleatorie și împerecherea cromozomilor crește variabilitatea genetică, o componentă importantă în evoluție.
În timpul spermiogenezei, faza finală a spermatogenezei, spermatozoidului crește o coadă și ajunge la maturizarea completă. În prima etapă a acestui proces, faza Golgi, materialul genetic al spermatidei devine strâns împreună pentru a forma un nucleu, iar spermatida suferă o schimbare structurală. În timp ce anterior era circulară, secțiunea mediană începe să se umfle, iar celula se extinde la un capăt pentru a forma un aparat Golgi, care creează substanțe chimice numite enzime. Apoi, aparatul Golgi învelește nucleul pentru a forma un capac acrozomal în timpul fazei de capac. Enzimele eliberate de capacul acrozomal descompun peretele ovulului feminin în timpul fertilizării, permițând nucleului spermatozoidului să intre în ovul și să se unească cu nucleul ovulului.
În următoarea fază acrozomală, spermatozoidului crește o coadă care o ajută să se miște. Spermatozoidul se rotește în jurul peretelui tubilor seminiferi, astfel încât coada sa este îndreptată către lumenul sau spațiul interior al tubului. Cu ajutorul unui hormon numit testosteron, celulele Sertoli consumă excesul de materiale celulare în faza de maturare. Într-un alt proces cunoscut sub numele de spermiație, spermatozoizii maturi sunt eliberați în lumen și propulsați în epididim, un tub mic, încolăcit, situat între partea din spate a testiculului și canalul deferent. Aici, sperma devine mobilă sau capabilă să se miște singur și gata să fie ejaculată în femelă în timpul sexului.