Durante la fertilización, un óvulo y una célula de espermatozoides se fusionan para crear una nueva estructura diploide. En los seres humanos, el proceso ocurre una vez que el óvulo ha sido liberado del ovario, y viaja a las trompas de Falopio. El proceso requiere varios pasos clave: 1) los espermatozoides presentes en el tracto genital deben localizar al óvulo; 2) una vez allí, los espermatozoides necesitan liberar enzimas que les ayuden a atravesar la zona pelúcida protectora del óvulo; y 3) las membranas de un solo espermatozoide y del óvulo deben fusionarse, con el espermatozoide libera su contenido, incluyendo su núcleo y centrosoma, en el citoplasma del óvulo. Si estos pasos son exitosos, el material genético de los gametos masculinos y femeninos se combinan, y comienza la división célular mitótica, dando lugar a un embrión diploide.
La unión de los espermatozoides y las células de los óvulos produce varios cambios, entre ellos la producción de ondas de iones de calcio (Ca2+) pulsando a través de la célula del óvulo. Tales oscilaciones son iniciadas por la fusión de espermatozoides-óvulos y resultan tanto de la liberación como de la captación de Ca2+ endógeno en el retículo endoplasmático de un óvulo y de la descarga y captación simultánea de dichos iones del entorno extracelular del óvulo. Es importante destacar que la señalización del calcio modifica el óvulo, haciendo que las vesículas, llamadas gránulos corticales, que se encuentran directamente debajo de su membrana plasmática, liberen su contenido en el espacio abierto bajo la zona pelúcida. Estos contenidos incluyen enzimas que escinden las proteínas de unión a los espermatozoides, que cambian la superficie de la zona pelúcida, impidiendo que entren más espermatozoides; este proceso es un tipo de bloqueo a la polispermia, o de fertilización por múltiples gametos masculinos.
Además, las ondas de Ca2+ también “activan” el óvulo. Curiosamente, un óvulo se detiene en la meiosis cuando se libera del ovario, y sólo reanuda el proceso tras la fecundación. Esta reanimación se debe, en parte, a la señalización Ca2+ inducida por la fertilización, que en el óvulo activa las quinasas capaces de poner en marcha la división. Una vez que la meiosis se reinicia, el óvulo se divide en dos células: un óvulo maduro grande (también llamado óvulo) que contiene la mayor parte del citoplasma, y un cuerpo polar más pequeño que posteriormente se disuelve. Después de la finalización de la meiosis, el óvulo contiene un núcleo con un conjunto de cromosomas no duplicados, denominados el pronúcleo del óvulo.
A medida que se está formando el pronúcleo del óvulo, también se producen cambios en el material genético del espermatozoide. Inicialmente, la cromatina del esperma está fuertemente empaquetada; sin embargo, una vez que el núcleo del espermatozoide entra en el óvulo, su membrana se disuelve, y los cromosomas comienzan a desprenderse. Una nueva membrana nuclear se establece alrededor del material espermático poco compacto, generando el pronúcleo del espermatozoide. Curiosamente, el centrosoma del espermatozoide también se introduce en el citoplasma del óvulo durante la fecundación, y esta estructura se orientará entre el óvulo y los pronúcleos de los espermatozoides, formando microtúbulos que atraen a estas estructuras entre sí. A medida que se encuentran, los pronúcleos pierden sus membranas, sus cromosomas se mezclan, y comienza el proceso de mitosis.
