L'ipofisi è una piccola ghiandola situata alla base del cervello, connesso con un breve fascio di fibre nervose all’ipotalamo, regione cerebrale che ne controlla il funzionamento, attraverso il rilascio degli ormoni ipotalamici. L'ipofisi comprende due lobi, anteriore e posteriore, la cui funzione è di produrre un'ampia gamma di ormoni, al fine di poter controllare l'attività di diverse ghiandole e cellule endocrine. Nel caso del ciclo mestruale l’ipofisi, mediante le due gonadotropine FSH e LH, controlla indirettamente l’attività dell’ovaio, stimolando le ovaie sia a produrre gli ormoni sessuali, Estrogeni e Progesterone, sia di influenzare altre funzioni dell'organismo. Siccome la produzione ipotalamica del GnRH è ciclica, anche le gonadotropine ipofisarie LH e FSH e l’attività dell’ovaio, sono cicliche.

Le ovaie costituiscono l’organo riproduttivo femminile, localizzate nella cavità pelvica, ai lati dell’utero. Sono due ghiandole a secrezione interna dentro le quali, durante ogni ciclo mestruale, si sviluppa una cellula denominata ovulo. Durante la fase Follicolare, l’ovaia che contiene l’ovulo in maturazione, aumenta di dimensione. 

Il numero di ovuli che l’ovaio contiene si determinata durante lo sviluppo fetale e si riducono nel corso del periodo di fertilità della donna, fino ad esaurirsi con la menopausa. Le ovaie svolgono due funzioni: custodiscono gli ovuli e producono gli ormoni sessuali femminili (estrogeni e progesterone). 

Ogni mese, nelle donne che hanno cicli regolari, dopo 12-14 giorni dall’inizio della mestruazione, in una delle due ovaie, matura un ovulo che viene espulso durante l’ovulazione, per effetto della rottura del follicolo. 

L’ovaio in risposta agli stimoli ipofisari, produce diversi ormoni, l’Estradiolo e il Progesterone. L’Estradiolo predomina nella prima parte del ciclo, mentre il progesterone nella seconda parte. L’Estradiolo è un ormone femminilizzante che determina lo sviluppo delle tipiche caratteristiche del sesso femminile (sviluppo dei genitali in senso femminile, sviluppo delle mammelle ecc), mentre il progesterone assolve all’importante funzione di protezione dell’endometrio dagli effetti degli estrogeni e svolge ruolo determinante nelle prime fasi della gravidanza, cioè durante l’impianto embrionale. 

L'ovulo o ovocita, è una minuscola cellula del sistema riproduttivo femminile, contenuta in una struttura denominata follicolo. E’ una cellula la cui dimensione è di circa 150 micron, dotata di molti recettori per l’FSH, possiede un corredo cromosomico dimezzato rispetto alle altre cellule del corpo, cioè comprende 23 cromosomi autosomi e il cromosoma del sesso che è sempre X (il nome deriva dalla sua forma a X). Anche gli spermatozoi contengono 23 cromosomi, più il corrispondente cromosoma del sesso, che può essere X o Y. La maturazione di un ovocita avviene nei primi 13-14 giorni circa del ciclo mestruale, in quanto avverte attraverso i suoi recettori l’innalzamento del livello di FSH. A causa di ciò, ad ogni mese un ovulo maturo viene rilasciato alternativamente da una delle due ovaie, nella rispettiva tuba di Falloppio, al fine di consentire la fecondazione, cioè l’unione tra il gamete femminile e quello maschile. Il fine è di formare lo zigote, cioè la prima cellula del nuovo organismo. 

La fecondazione dell’ovocita consente di ricostruire nel nucleo della cellula, il corredo di 46 cromosomi. Questo processo di aggregazione delle 23 coppie di cromosomi consente di creare una nuova cellula il cui patrimonio genetico deriva metà da quello del padre e metà da quello della madre. 

Il follicolo ovarico è una piccola sacca all'interno della quale ogni mese matura un ovulo. Nelle ovaie vi sono molti follicoli immaturi, ciascuno dei quali contiene un ovulo immaturo. Quando la concentrazione dell’ormone FSH diviene sufficientemente alta, inizia a stimolare la crescita di alcuni follicoli (da 10 a 20). Tuttavia, durante un ciclo mestruale, generalmente solo un ovulo raggiunge la maturità e quindi la sua espulsione nelle tube di Falloppio. Dopo l’ovulazione, il follicolo dominante forma una struttura detta Corpo Luteo, che inizia a produrre progesterone e piccole quantità di estrogeni. Se la fecondazione non avviene il corpo luteo regredisce nel corso della seconda settimana dopo l’ovulazione, il livello di progesterone cala e si hanno le mestruazioni. 

Gli spermatozoi sono cellule costituite da una testa, contenente il nucleo con i cromosomi, e da una lunga coda che muovendosi, consente la mobilità dello spermatozoo. La testa è lunga 4 micron, mentre la lunghezza totale è di circa 50 micron. Si muovono alla velocità di 2÷3 mm al minuto. 

Gli spermatozoi, in grandissimo numero (da 5 a 600 milioni circa), quando vengono depositati all'interno della vagina iniziano un lungo viaggio. Aiutati dalla presenza del muco cervicale, che fornisce loro la possibilità di arrampicarsi, attraversano il canale cervicale, per poi entrare nell'utero e percorrere l’intera cavità uterina fino ad arrivare all’imbocco delle tube, nella speranza di incontrare un ovulo da fecondare. Gli spermatozoi vivono da 2 a 6 giorni, mentre l'ovulo ha una vitalità di sole 24÷48 ore.