A espermatogénese é o processo de formação de espermatozóides maduros. Inicia-se na puberdade e ocorre, de modo contínuo, durante o resto da vida do homem.
A espermatogénese ocorre nos tubos seminíferos dos testículos, de forma centrípeta (da periferia para o lúmen) e compreende quatro fases sucessivas: multiplicação, crescimento, maturação e diferenciação.
Na fase da multiplicação, as células estaminais que irão dar origem aos espermatozóides designam-se espermatogónias. As espermatogónias estão localizadas na periferia dos tubos seminíferos. Desde a puberdade, estas células entram em proliferação constante, dividindo-se por mitoses sucessivas.
Na fase de crescimento, as espermatogónias aumentam de volume, devido à síntese e acumulação de substâncias de reserva, originando os espermatócitos I (ou espermatócitos de 1ªordem).
Na fase da maturação, cada espermatócito I divide-se por meiose. Da primeira divisão meiótica, resultam dois espermatócitos II (ou de 2ªordem). Nos espermatócitos II, ocorre a segunda divisão meiótica, originando-se, assim, quatro espermatídeos.
Por último, na fase da diferenciação, ou espermiogénese, os espermatozóides sofrem um processo de transformação em espermatozóides. As transformações sofridas incluem a perda de grande parte do citoplasma, a reorganização dos organelos citoplasmáticos e a diferenciação de um flagelo, a partir dos centríolos.
Os espermatozóides são células altamente diferenciadas, perfeitamente adaptadas à sua função, isto é, movem-se em direcção a um gâmeta feminino e fecundam-no. Num espermatozóide, é possível distinguir-se a cabeça, o segmento intermediário, ou colo, e a cauda, ou flagelo.
A cabeça, de forma oval, é quase toda ocupada por um núcleo haplóide e termina numa estrutura denominada acrossoma, ou capuz cefálico. O acrossoma é resultante da fusão de vesículas do aparelho de Golgi e contém enzimas hidrolíticas que permitem ao espermatozóide penetrar no gâmeta feminino.
O segmento intermediário contém grandes mitocôndrias, de forma helicoidal, que fornecem energia, sob a forma de ATP, para o movimento do flagelo, criando assim o movimento necessário à deslocação do espermatozóide.