Mlekiem nazywa się płynną wydzielinę gruczołu mlecznego ssaków zawierającą w przewadze wodę oraz zazwyczaj 10-20% (u krowy zwykle 12-13%) suchej masy, która składa się z głównie z tłuszczu, białek, cukru mlekowego i soli mineralnych. W ciągu pierwszych kilku dni wytwarzana jest siara (colostrum) o składzie i właściwościach znacznie różnych od mleka.

Mleko powstaje w gruczole mlecznym – wymieniu (uber) w okresie pograwiacyjnym. Gruczoł u krowy złożony jest z czterech zrośniętych ćwiartek- zespołów (2 prawe i 2 lewe) wyraźnie anatomicznie rozgraniczonych w kierunku podłużnym. Prawa i lewa strona oddzielone są płytkim rowkiem podłużnym. Najlepiej rozwinięte są tylne ćwiartki wymienia.

Aktywne części gruczołu zbudowane są z drobnych pęcherzyków o średnicy 0,1-0,3 mm. Pęcherzyki te wyłożone są od wewnątrz pojedynczą warstwą mlekotwórczych komórek (epithelium), w których zachodzi selekcja i przetwarzanie dostarczonych z krwią składników odżywczych na składniki mleka. Jak podaje Pijanowski, w pęcherzykach odbywa się bardzo złożona synteza, która nie pochłania więcej niż 10% energii tkwiącej w przerabianych składnikach. Energia niezbędna do syntezy składników mleka czerpana jest z procesów katabolicznych, do których należy cykl kwasu cytrynowego (cykl Krebsa). W ścianach pęcherzyków, wokół nabłonka, rozmieszczone są gwiaździście komórki koszyczkowe, odgrywające bardzo ważną rolę w procesie opóźniania gruczołów mleka. Pęcherzyki zgrupowane są w małe grona – zraziki. Mleko odprowadzane jest z pęcherzyków przez włoskowate naczynia śródzrazikowe, łączące się w naczynia między zrazikowe, a następnie w szerokie przewody mlecznego zatoki mlekonośnej. Każda ćwiartka wymienia zakończona jest strzykiem.

Około połowy objętości wymienia przypada na pęcherzyki, przewody i zatoki mlekonośne. Resztę stanowi zrąb gruczołów więzadła podwieszające wymię.

Komórki mlekotwórcze wytwarzają mleko z krwi. Stwierdzono, że do wytworzenia 1 litra mleka przez wymię powinno przepłynąć 300-400 l krwi. Krew doprowadzana jest przez parzystą tętnice sromową zewnętrzną, a doprowadza przez analogiczną żyłę.

Tłuszcz tworzony jest w komórkach nabłonka mlekowego z niskoczateczkowych kwasów alifatycznych (głównie octowego) powstającego w wyniku procesów fermentacyjnych zachodzących w żwaczu. Prawdopodobnie nienasycone kwasy tłuszczowe mają możliwość przechodzenia z paszy do mleka. Lipogeneza zachodzi w komórkach mlekotwórczych.

Kazeina- główne białko mleka jest całkowicie produktem syntetycznego działania gruczołu mlecznego i tworzy się z glikoproteinowych frakcji globulin, a częściowo z dopełniających aminokwasów i kwasu fosforowego. Aminokwasy doprowadzane wraz z krwią biorą udział w syntezie białek serwatkowych: α-laktoalbuminy, β- laktoalbuminy i niektórych innych białek. Podczas gdy wysokoczasteczkowe globuliny odpornościowe oraz albuminy surowicy krwi przechodzą bezpośrednio do nabłonka mlekotwórczego.

Laktoza- cukier mlekowy oraz kwas cytrynowy wytwarzane są przez komórki mlekotwórcze gruczołu mlecznego, gdzie około 80% powstaje z glukozy a w 20% z octanów.

Związki azotowe niebiałkowe, większość soli mineralnych, witaminy, lecytyny, cholesterol przenikają z surowicy krwi do komórek nabłonka w sposób selektywny, w tempie regulowanym przez ciśnienie osmotyczne zarówno surowicy jak i mleka.

W rozwoju gruczołu mlecznego kluczową rolę odgrywają hormony płciowe, a w szczególności:

• Prolaktyna
• Progesteron
• Tyroksyna- usunięcie tarczycy powoduje spadek mleczności. Podanie krowom wysuszonej tarczycy lub tyroksyny powoduje wzrost mleczności
• Hormon nadnercza
• Oksytocyna- warunkuje przejście mleka z pęcherzyków do kanałów i zatok poprzez skurcz mięśni gładkich otaczających pęcherzyki. Skurcz trwa 4-8 minut