Образуването на сперматозоидите започва с пубертета и продължава през целия живот на мъжа.
Процесът, чрез който се образуват сперматозоидите, се нарича сперматогенеза. Тя започва с пубертета и продължава през целия живот на мъжа. Сперматозоидите се състоят от първични структури – някои от тях съдържат генетичния материал, а други осигуряват подвижността на отделния сперматозоид.
Главата на сперматозоида съдържа ядрото и ензимно мехурче, което улеснява проникването в яйцеклетката. Опашката на сперматозоида е изградена от микротръбички и влакна. Там, където опашката преминава в междинната част на сперматозоида, тези тръбички са обгърнати от митохондрии, които осигуряват енергията, нужна за подвижността на сперматозоидите.
Сперматогенезата се извършва в тестисите под въздействието на пет хормона: тестостерон, лутеинизиращ хормон, фоликулостимулиращ хормон, естроген и хормон на растежа. Последният стадий на зреене на сперматозоидите се случва в женските полови пътища след половия акт. Този стадий се подпомага от фоликуларните клетки около яйцеклетката.
Всеки ден и двата тестиса произвеждат между 100 и 300 милиона сперматозоиди, които се съхраняват в семенните везикули. По този начин запасът от сперматозоиди не се изчерпва дори при множество еякулации. За да се поддържа капацитетът на семенната течност да опложда яйцеклетки, е необходимо да има оптимална концентрация на тестостерон на нивото на семенните везикули и постоянната температура на скроталната торба трябва да е по-ниска от телесната.
Около 72 дни след началото на сперматогенезата зрелите сперматозоиди достигат нивото на опашката на епидидима (мястото, където каналите, които отвеждат сперматозоидите до пениса, излизат от тестиса). Подвижността на сперматозоидите се задейства, когато стигнат до края на епидидима и осъществят контакт със семенната течност. Сперматозоидите се нуждаят от 2 до 12 дни, за да покрият целия епидидим. Те остават на това ниво между 18 и 24 часа и там развиват способността си да се придвижват.
Семенната течност представлява гел, в който сперматозоидите са групирани в снопове. По време на еякулация семенната течност със сперматозоидите в нея достига до семепровода и уретрата, където ще се смесва със секретите на семенните мехурчета, простатата и булбоуретралните жлези. Ролята на тези секрети е да осигурят хранителните вещества, които ще са нужни на сперматозоидите по пътя, който ги очаква.
Еякулацията изхвърля приблизително 3 ml течност, която съдържа до 300 милиона сперматозоиди.
Семенната течност има алкално pH число. Причината за това е, че сперматозоидите, покрити с прости основни протеини, трябва да бъдат предпазени от киселинността на вагиналната среда. Повечето сперматозоиди се обездвижват от тази вагинална киселинност още през първите 2 часа след еякулацията. Това е защитен механизъм, който предотвратява оплождането на яйцеклетката от нискокачествени сперматозоиди.
Около 300 милиона сперматозоиди достигат до влагалището, но само 100 успяват да се приближат до яйцеклетката, а от тях само един евентуално ще успее да я оплоди.
Поради своите характеристики вагиналната среда и шийката на матката действат като бариера за микроорганизмите, но спермата е изключение. По време на овулация цервикалната слуз сформира редица канали, които отвеждат сперматозоидите до вътрешния отвор на цервикалния канал в маточната кухина. В тези канали сперматозоидите се движат по-интензивно, тъй като срещат известно съпротивление. Целта на това съпротивление е да спре сперматозоидите с по-ниско качество и да осигури оплождане само от най-качествената сперма. Понякога слузта може да съдържа антитела, които обездвижват сперматозоидите. Това се случва рядко и може да бъде причина за безплодие.
Съставът на цервикалната слуз се мени в хода на менструалния цикъл на жената, като понякога благоприятства движението на сперматозоидите, а друг път го затруднява. В деня на овулацията условията за оцеляване на сперматозоидите са най-благоприятни.
Сперматозоидите достигат до яйцеклетката, като се направляват от хемотактизъм – това означава, че яйцеклетката и фоликуларните клетки около нея отделят различни химикали, които привличат сперматозоидите. С напредването на сперматозоидите защитата им от киселинната, антибактериална pH среда се губи, така че броят им бързо спада. Въпреки че до влагалището достигат 300 милиона сперматозоиди, а около 200 остават във фалопиевата тръба, едва 100 сперматозоида „виждат“ самата яйцеклетка. Останалите губят своята жизненост по пътя.
По време на женския оргазъм матката извършва низходящи и всмукващи движения на спермата, а маточните контракции бързо я отвеждат към маточните тръби. След еякулацията на сперматозоидите им отнема между 5 и 68 минути да преминат през женския генитален тракт и да стигнат до фалопиевата тръба. Към 20 – 30 минути след еякулацията възниква явлението, наречено втечняване на сперматозоидите – това означава, че те започват да се мобилизират за оплождане. Понякога се случва сперматозоидите, които първи са стигнали до маточната тръба, да загубят способността си да оплождат, а тези, които са стигнали по-бавно, я запазват за по-дълго време. Спермата може да остане жизнеспособна във фалопиевите тръби в продължение на цели 80 часа след еякулация.
Реалното оплождане на яйцеклетката се случва едва след като сперматозоидите преминат още два процеса – капацитет и акрозомна реакция. Капацитетът прави сперматозоидите хиперреактивни – движението на флагела (опашката) нараства като амплитуда и се забързва, за да може сперматозоидът да проникне в яйцеклетката. Този етап продължава около 7 часа. Вторият процес се случва във външната мембрана на яйцеклетката. Сперматозоидът освобождава различни химикали, които подпомагат проникването и оплождането на яйцеклетката.
След като главата на сперматозоида проникне в яйцеклетката, опашката му се отделя. Във вътрешността на яйцеклетката се образуват две пронуклеини, всяка от които съдържа 23 хромозоми. Те се сливат, за да сформират зиготата.
42 седмици след това събитие бебето ще може да види родителите си за първи път.