在精子能够与卵子结合之前。这是一个非常复杂的形态学和生物化学过程，目前还没有被完全理解。只有在这个过程之后，精子才有能力 “钻 “进卵细胞。一次可能有数千万至数亿的精子被射入女性阴道，但它们在通过女性生殖道的上行过程中大量死亡，只留下一两百个精子与卵子会合。这些精子聚集在卵子周围，释放出特殊的酶，驱散卵细胞外围的附加细胞层（电晕），并部分溶解紧贴在卵细胞外的透明带，这时有几个精子穿过电晕和透明带，接近卵细胞的表面。精子的头部接触到卵细胞表面，接触点之间的精子细胞膜和卵细胞膜破裂，精子的头部和尾部进入卵细胞，精子细胞膜与卵细胞膜融合。
虽然几个精子在穿透卵子的透明带后可以同时到达卵子的表面，但通常只有一个精子能进入卵细胞的内部与之结合，形成受精卵。这是由于一旦一个精子与卵细胞融合，它就会通过一种尚未被完全理解的机制阻止另一个精子的入侵。在不正常的情况下，如果有两个以上的精子进入卵子，那么这个受精卵就不会发育成正常的胎儿。
当一个精子进入卵细胞后，精子发生变形，尾部消失，头部变大，形成雄性原核，而卵细胞（正确的名称是卵细胞的子集）完成第二次有丝分裂，排出第二阶段体，其细胞核形成雌性原核，然后与雌性原核接触，各自的核膜消失，相互融合，形成合子，完成受精过程。
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