Spermatogeneesi on prosessi siittiösolujen tekemiseksi tai kehittymättömien itusolujen kehittämiseksi spermatogoniaksi kypsiksi siittiöiksi, joita kutsutaan siittiöiksi. Siittiösolu on urospuolinen lisääntymissolu, joka hedelmöittää naarasmunan seksuaalisessa lisääntymisessä. Uroksen kyky lisääntyä riippuu siittiöiden korkeasta laadusta ja määrästä; siksi spermatogeneesi tapahtuu jatkuvasti murrosiästä kuolemaan. Tähän prosessiin kuuluvat vaiheet ovat spermatosytogeneesi, spermatidogeneesi ja spermiogeneesi.
Spermatogeneesi alkaa siemenputkissa, jotka tyypiltään näyttävät pieniltä, suorilta tai kiertyneiltä nuudelilta kiveksissä. Siemenputkien sisäpuoli on vuorattu Sertoli -soluilla ja spermatogonialla. Sertoli -soluja kutsutaan usein “sairaanhoitajasoluiksi”, koska ne auttavat siittiöiden kehittymisessä syömällä spermatogeneesin jätemateriaaleja ja ohjaamalla solut tubulusten kanavien läpi.
Spermatosytogeneesin aikana spermatogonia jakautuu mitoosin kautta muodostaen kaksi diploidista solua, joita kutsutaan primaarisiksi spermatosyyteiksi. Mitoosi on eräänlainen solujakautuminen, jossa vanhempi solu kasvaa ja jakautuu puoliksi muodostaen kaksi identtistä tytärsolua. Ensisijaisten siittiöiden, joissa on kaksinkertainen määrä geneettistä materiaalia kuin normaalissa solussa, on sitten suoritettava meioosi I.
Tämän tyyppisessä jakautumisessa vanhempi solu halkeaa muodostaen kaksi diploidista tytärsolua, joissa on puolet kromosomeista tai geneettistä materiaalia, emosoluna. Tuloksena olevien sekundaaristen spermatosyyttien, joilla on normaali määrä kromosomeja, on sitten läpäistävä meioosi II muodostaakseen spermatideja. Tätä lyhyttä spermatogeneesin osaa kutsutaan spermatidogeneesiksi.
Spermatideilla on vain puolet kromosomien kokonaismäärästä. Tämä johtuu siitä, että kun siittiöt liittyvät munaan, joka sisältää myös vain puolet tarvittavista kromosomeista, ne muodostavat täyden joukon kromosomeja, jotka on valmistettu sekä mies- että naisgeeneistä. Kromosomien satunnainen puolittaminen ja pariliitos lisää geneettistä vaihtelua, mikä on tärkeä osa evoluutiota.
Spermiogeneesin aikana, joka on spermatogeneesin viimeinen vaihe, siittiösolu kasvattaa häntää ja saavuttaa täyden kypsymisen. Prosessin ensimmäisessä vaiheessa, Golgi -vaiheessa, spermatidin geneettinen materiaali tiivistyy tiiviisti yhteen ytimen muodostamiseksi ja spermatidi muuttuu rakenteellisesti. Vaikka se oli aiemmin pyöreä, keskiosa alkaa pullistua ja solu ulottuu toisesta päästä muodostaen Golgi-laitteen, joka luo kemikaaleja, joita kutsutaan entsyymeiksi. Seuraavaksi Golgi -laite ympäröi ytimen muodostaen akrosomaalisen korkin korkkivaiheen aikana. Akrosomaalisen korkin vapauttamat entsyymit hajottavat naarasmunan seinämän hedelmöityksen aikana, jolloin siittiöiden ydin pääsee munaan ja liittyy munasolun ytimeen.
Seuraavassa akrosomaalisessa vaiheessa siittiösolu kasvattaa häntä, joka auttaa sitä liikkumaan. Siemenneste pyörii ympärillään siemenputkien seinämässä niin, että sen häntä on kohti putken onteloa tai sisätilaa. Testosteroniksi kutsutun hormonin avulla Sertoli -solut kuluttavat ylimääräiset solumateriaalit kypsymisvaiheessa. Toisessa prosessissa, joka tunnetaan spermaationa, kypsät siittiösolut vapautetaan onteloon ja ajetaan lisäkivekseen, pieneen, kierrettyyn putkeen, joka sijaitsee kiveksen takaosan ja verisuonten välissä. Täällä siittiöistä tulee liikkuvia tai kykeneviä liikkumaan itsestään ja ovat valmiita siemensyöksymään naiseen sukupuolen aikana.