参与精子发生周期的精原细胞经过生长、体积增加而发育形成的精母细胞。刚形成的初级精母细胞，有一个较大的圆形核，染色质颗粒着色深。随着细胞体积的逐渐增大，完成DNA的复制和有关蛋白质的合成，即染色体进行了一次复制。

精母细胞位于生精上皮中层，分初级精母细胞(Primary spermatocyte)和次级精母细胞(secondary spermatocyte)两种。各种精母细胞又处于细胞周期的不同阶段，因此在切片上可看到不同形态的精母细胞。

由B型精原细胞直接分裂形成的初级精母细胞，称为前细线期精母细胞，其细胞结构特点和B型精原细胞相类似，体积稍大，开始时同曲细精管基膜还有少量接触，进而完全离开基膜。支持细胞的突起将前细线期精母细胞同基膜和邻接细胞相隔开。前细线期精母细胞被认为是静止期细胞。其实，它除了复制DNA外，还积极参与转录和转运，合成在精子发生过程中需要的大部分蛋白质和酶，并进行贮存，因而细胞质增多，细胞体积增大，可达18μm左右。不久即进入成熟分裂，由于其分裂前期很长，可达22天以上，因此在切片上可以看到大量的处于分裂前期的初级精母细胞。从初级精母细胞开始，细胞器增多，高尔基体发达，线粒体逐步变成为泡状线粒体。胞质密度比精原细胞深。

初级精母细胞经1次成熟分裂，形成两个次级精母细胞。体积较小，直径约8—9μm。核球形，染色质呈细网状，但也可有一些大的染色质颗粒。次级精母细胞的间期很短，很快进行第二次成熟分裂，故在切片上所看到的多为分裂期的次级精母细胞，间期者不易看到。

成熟分裂(meiossis)，又名减数分裂。这是生殖细胞发育过程中特有的一种细胞分裂方式，它包括了两次连续的细胞分裂，即初级精母细胞的2次成熟分裂和次级精母细胞的第二次成熟分裂。初级精母细胞的染色体是双倍体(44+xY)，有44条常染色体及2条性染色体(X和Y)。在细胞分裂间期或细线前期，初级精母细胞复制DNA，使DNA的量达到4n。接着细胞进入分裂期。

参与精子发生周期的精原细胞经过生长、体积增加而发育形成的精母细胞。刚形成的初级精母细胞，有一个较大的圆形核，染色质颗粒着色深。随着细胞体积的逐渐增大，完成DNA的复制和有关蛋白质的合成，即染色体进行了一次复制。此后，初级精母细胞开始进入减数第一次分裂，在这期间内染色体发生一系列动态变化，减数第一次分裂前期，细胞内的同源染色体联会形成四分体，同源染色体间的非姐妹染色单体之间发生交叉，互换一部分基因。减数第一次分裂中期同源染色体着丝点对称排列在赤道板上。减数第一次分裂后期同源染色体随纺锤丝牵引向细胞两极移动，同源染色体间彼此分离，非同源染色体自由组合。随后细胞膜向内凹陷，一个初级精母细胞分裂为两个次级精母细胞。

初级精母细胞，在精原细胞内侧，约有2—3层，多为圆形大细胞，常有分裂相，染色体密集成团。该分裂相为第一次成熟分裂。

精原细胞一般位于精巢管靠近基膜边缘的位置。细胞为卵圆形或多角形，大小9～10 μm。核呈卵圆形，直径6～7μm，占据整个精原细胞体积的大部分。核内染色质较均匀，部分染色质凝聚成异染色质小团块。紧靠核外膜，可见进入胞质的部分染色质。胞质中可见一些大小不同的膜囊和泡状结构。

（1）初级精母细胞(primary spermatocyte，PSC)

初级精母细胞为卵圆形。细胞大小7～8 μm，体积略比精原细胞小。细胞核亦呈卵圆形，核径5～7 μm。核染色质凝聚成异染色质团块的程度明显增加，主要分布于靠近核内膜的位置。胞质中的核糖体丰富，分布亦较均匀。

（2）次级精母细胞(secondary spermatocyte，SSC)

次级精母细胞时期，核发生明显变化。起始阶段，核异染色质数量增加并相互之间联成浓密粗网状。胞质中囊泡数量增加。随后，核经历减数分裂的变化。这是次级精母细胞区别于初级精母细胞的最重要特征。

（3）精子细胞(spermatid，ST)

次级精母细胞完成第二次减数分裂后即形成精子细胞。早期精子细胞核呈圆形，染色质高度浓缩，胞质电子密度也很高。整个细胞成为电子密度极高的均匀球体，大小3.5～4μm。精子细胞各自分开，位于一个单独的小腔穴中发育。

中期的精子细胞，胞质中出现大小的高尔基囊泡，并在核的一端相互融合形成泡状结构，即顶体囊。在精子变态中，顶体形成的演变过程。顶体在形成过程中，电子密度逐渐增大。其中蛋白质水解酶逐渐在其中浓缩。顶体囊与核之间有明显的膜界限。

晚期的精子细胞，顶体囊中的蛋白水解酶进一步沉积浓缩，电子密度增大。顶体囊也逐渐向前伸长，形成棘状突起。

（4）精子(spermatozoon，S)

精子细胞完成一系列变态过程后发育为精子。精子形成初期，胞质相对均匀地包围在核外周，其间偶见结构简单的线粒体。随着精子成熟，细胞质逐渐丢失减少，仅在顶体和核之间有一条月芽形的细胞质带，电子密度比核质高。而相对于顶体另一端，几乎没有胞质的存在，仅残留一些膜性结构。精子的核染色质则从精子细胞的高度凝聚浓缩状态解聚为弥散状态。核区电子密度变得很低，核质由絮状染色质构成。核仁一个，位于核的近中央位置。核膜不完整，仅由若干不连续的膜性结构与精子质膜形成精子底部边界。

顶体像倒置的漏斗覆盖在精子核区上部，电子密度高。

成熟的精子由钉子状的棘突和圆球状的球体部分组成，全长约8 μm。棘突一般比球体部长，可达5 μm。成熟的精子贮藏于精荚内的小腔穴中。