Thụ tinh là sự kết hợp giữa giao tử đực (tinh trùng) với giao tử cái (trứng) để tạo thành hợp tử. Sự thụ tinh có thể xảy ra:
- Ở ngoài cơ thể: ở môi trường nước (đối với cá và một số động vật sống trong nước) gọi là thụ tinh ngoài.
- Ở trong cơ quan sinh dục cái: ở 1/3 đoạn ngoài của ống dẫn trứng và được gọi là thụ tinh trong. Sự thụ tinh có thể diễn ra qua các giai đoạn sau:
+ Giai đoạn phá vành phóng xạ của trứng: một lần phóng tinh phải có vài trăm triệu tinh trùng vào âm đạo nhưng đi đến tiếp cận với trứng chỉ có vài trăm tinh trùng mà thôi. Thể đỉnh của
đầu tinh trùng tiết enzym hyaluronidase để phân giải chất keo axit hialuronilic gắn với các tế bào vành phóng xạ để tạo ra những khoảng trống qua đó các tinh trùng đi vào màng trong suất. N ếu số tinh trùng quá ít sẽ không đủ lượng hyaluronidase để phá vành phóng xạ.
+ Giai đoạn phá màng trong suất: nhờ enzym zonalizin mà tinh trùng phá màng trong suốt của trứng. Enzym này mang tính đặc t ưng cho loài vì vậy còn đực và con cái khác loài không thể thụ tinh được. Sau khi phá màng trong suất chỉ có vài chục tinh trùng còn sức sống tiếp cận với màng noãn hoàng.
đuôi và cổ của tinh trùng bị cắt lại ở ngoài, tại điểm mà đầu tinh trùng xuyên vào xuất hiện màng cứng ngăn không cho tinh trùng khác đột nhập.
+ Giai đoạn đồng hoà giữa trứng và tinh trùng: đầu tinh trùng hút lấy chất nguyên sinh của trứng và to lên, sau đó tiến sát lại gần và tiếp hợp với nhân của trứng, vật chất di truyền kết hợp lại với nhau tạo thành bộ NST của loài (2n).
+ Đối với người: thụ tinh muốn đạt kết quả phải tính đến khả năng thụ tinh tinh trùng vào cơ quan sinh dục nữ có khả năng thụ tinh tối đa là 48 giờ (2 ngày) còn trứng trong vòng 24h sau khi rụng. Vì vậy một trong những phương pháp tránh thai có hiệu quả là làm lệch pha gặp nhau giữa trứng và tinh trùng. Sự thụ tinh có thể không đạt kết quả do các nguyên nhân sau:
+ Số lượng tinh trùng quá ít hoặc không có tinh dịch, vì vậy nếu 1 lần xuất tinh số lượng tinh trùng dưới 150 triệu là không đạt.
+Ống dẫn trứng bị tắc, bị nhiễm trùng hoặc màng bao buồng trứng quá dầy, khó khăn trong giải phóng trứng, cũng có thể tuyến yên không tiết đủ các hormone hướng tuyến sinh dục FSH, LH, LTH.
+ Dịch nhầy âm đạo có độ pa thấp: tiêu diệt hết các tinh trùng, bạch cầu ở âm đạo thực bào mỗi lần hàng triệu tinh trùng.