사람의 배우자인 정자와 난자의 생산을 배우자형성(gametogenesis)라고 합니다. 정자와 난자는 반수체 세포이며, 46개의 염색체를 가진 배수체세포가 감수분열을 통하여 23개의 염색체를 가진 배우자로 되는 것이다.
1. 정자형성
정자세포가 만들어지는 과정을 정자형성이라고 합니다. 정자세포는 정소 안에 있는 세정관에서 만들어집니다. 세정관의 바깥쪽에 존재하는 세포들은 감수분열에 의해 계속 증가합니다. 이 들 중 매일 약 300만 개가 이배체인 제1정모세포(Primary spermatocyte)로 분화합니다. 제1정모세포는 1차 감수분열에 의해 2개의 반수체 제2정소세포(Secondary spermatocyte)가 됩니다. 이후 2차 감수분열을 통해 4개의 반수체 정세포를 형성합니다. 정세포는 점차 정자로 변형되며, 세정관의 중앙을 향해 밀려 나갑니다. 정자세포는 부고환으로 이동하며 이곳에서 성숙해지며 운동성을 갖추게 됩니다. 또한 사정이 일어나기 전까지 계속 머물게 됩니다.
2. 난자형성
여성의 배우자형성을 난자형성이라고 합니다. 난자는 난소에서 생성되며 배란 주기에 따른 복잡한 과정을 통해 만들어집니다. 여성은 출생 시, 각 난소에 수천 개의 난포를 갖고 태어납니다. 각 난포는 제1감수분열 전기에 정지되어 있는 이배체 세포인 휴지상태의 1개의 제1난모세포(Primary oocyte)를 갖고 있습니다. 제1난모세포는 FSH에 의해 발달하며 사춘기 때부터 폐경기 때까지 약 28일을 주기로 뇌하수체에서 FSH가 분비되어 난포가 발달하도록 자극합니다. 난포는 커지고 제1감수분열을 끝내고 제2감수분열을 시작합니다. 제1감수분열 동안 세포질은 불균등하게 나뉘어서, 한 개의 제2난모세포만이 거의 모든 세포질을 가지게 됩니다. 두 개의 작은 딸세포인 제1극체에는 세포질이 거의 없습니다.
제2난모세포가 형성될 때쯤, 뇌하수체는 배란을 일으키는 LH(황체형성호르몬)를 분비합니다. 성숙한 난포가 터지면 난소로부터 제2난모세포가 방출됩니다. 파열된 난포는 황체로 발달하며 제2난모세포는 나팔관으로 이동합니다. 이 과정에서 만일 정자와 결합하게 되면 제2감수분열을 완성하게 됩니다. 제2감수분열은은 불균등하여, 작은 극체와 성숙한 난자를 생성합니다. 이후 난자의 염색체는 정자의 염색체와 융합할 수 있게 되어 이배체 접합자가 만들어집니다.
3. 여성의 생식주기
여성은 되풀이되는 일련의 사건인 생식주기(Reproductive cycle)를 갖는데, 이것은 배우자(난자)를 생성하여 수정이 용이하게 하며 임신을 위해 몸이 준비되게 합니다. 생식주기는 약 28일을 주기로 반복되지만, 떄때로는 20일에서 40일을 주기로 생식주기가 형성되는 경우도 있습니다. 생식주기는 난소주기와 월경주기로 나눠집니다. 난소주기는 난자의 성장과 방출을 조절하며, 월경주기에는 자궁에서 태아가 착상할 수 있도록 준비됩니다. 난소주기와 월경주기는 동시에 진행됩니다.
여성의 생식주기는 월경기, 여포기, 배란기, 황체기 4가지 단계로 나눌 수 있습니다. 월경기는 혈액, 자궁내막 세포 덩어리, 점액 등 월경 배출물이 자궁 밖으로 배출되는 시기이며, 보통 3~5일간 계속됩니다. 월경기에는 에스트로겐과 프로게스테론의 수치가 낮으며 FSH와 LH 수치가 점차 증가하기 시작합니다. 여포기는 월경이 끝난 후부터 배란 전까지의 기간입니다. 보통 10일~14일간 계속되며 여포기에는 FSH가 증가하여 난소에서 난포를 자극하고 난포는 에스트로겐을 분비합니다. 이에 따라 에스트로겐 수치가 상승하며 자궁내막을 두껍게 만들어 줍니다. LH 수치는 배란 직전 급격히 상승하게 됩니다. 배란기는 보통 14일 전후로 발생하며 생식주기 중간 시기입니다. 배란기에는 성숙한 난자가 난소에서 배출되어 나팔관으로 이동하게 되며 배란은 보통 1~2일 동안 이어집니다. 배린기때에는 LH의 급격한 상승이 난소를 자극하여 2차 난자를 배출하게 되며 에스트로겐의 농도는 계속 상승하여 자궁내막을 더욱 두껍게 만들어 줍니다. 생식주기의 마지막은 황체기입니다. 황체기는 배란 후부터 월경이 시작 될떄까지의 기간이며 보통 12~16일 정도 지속됩니다. 배란이 일어난 후 난포는 황체로 변하며, 황체에서 프로게스테론과 에스트로겐이 분비되어 자궁내막을 유지하고 수정된 난자가 착상을 잘 할 수 잇도록 도와줍니다. 황체기때 프로게스테론의 수치가 급격히 상승하여 자궁내막을 더욱 두껍게 만들어주며, 에스트로겐의 농도는 낮지만, 프로게스테론과 함께 자궁내막을 유지하는 역할을 합니다.
만일 수정이 일어나면, 배아가 자궁내막에 착상하고 HCG(융모막성선자극호르몬)을 분비하게 됩니다. HCG는 황체를 유지하게 시켜, 에스트로겐과 프로게스테론을 계속 분비하게 만들고, 이는 자궁내막을 그대로 유지하도록 합니다.