奥妙的精卵结合─精卵如何受精
奥妙的精卵结合─精卵如何受精
（一）前言
很多动物及植物雌性体都备有一套测试方法来筛选最适合最优良的雄性配子（精子）与雌性体的配子（卵子）结合受精，完成孕育下一代。像有些植物有一些化学机制可测试花粉中的基因是否相配，如果差异太大则会被摒弃在门外，以免产生不育的下一代，这是自然界物种为维护自身物种能继续繁衍的一种手段，而人类也不例外。
人类的精子射精后在阴道子宫颈口落脚，接着游经大峡谷─子宫颈管，到达浩瀚的海洋─子宫，然后鲤跃龙门越过子宫输卵管接合处，进入目的地输卵管，在输卵管见到爱人─卵子时，必须出示身份证明，并使出浑身解数，努力冲刺才能登堂入室完成受精作用。这一连串过程充满着上帝创造万物并使他们继续繁演的智慧。让我们慢慢欣赏了解。
（二）精子和卵子的构造：
精卵结合受精非常奇妙，这二位男女主角又有什么特别之处呢？男主角精子是由位于睪丸的精祖母细胞分化并经过二次减数分裂变形而成，精子是高度特殊化的细胞，是身体最小的细胞，它的构造是为它特殊的任务─输送遗传物质(DNA)至卵子而设计。精子主要构造分为头部中段和尾巴，头部的长度为5.6-6微米，宽为2.5-3微米，中段为7.5-9微米，尾巴长度为45微米，在精子的头部和中段有一段很短的部位叫连接部，也可称为精子的颈，精子在此处可弯曲，可做为精子的摆动前进的支点。
包围在精子外面的为细胞膜，在精卵受精过程中扮演很重要的角色，细胞膜可分为包围头部的细胞膜，包围中段部的细胞膜及包围尾部的细胞膜。细胞膜又称原生质膜，是包围在细胞质外的脂质双层液状结构，其上面含有一些醣类和蛋白质，这些醣类和蛋白质附在细胞的表面或嵌在其中，这些醣类或蛋白质有些可辨识（recognition）其他细胞或血液传来的讯息，我们称这种物质为细胞的传感器（receptor）。细胞膜并控制物质的进出细胞。蛋白质分子可在细胞膜上流动，这种流动性有利细胞执行其功能。位在精子头部顶体前方的细胞膜上的蛋白质和精子认识卵子及引起顶体反应有关，此处的细胞膜我们称前顶点体区细胞膜，覆盖在头部非顶体区的细胞膜我们称为后点顶区细胞膜。在前顶体区细胞膜和后顶点区细胞膜间的细胞膜我们称赤道区细胞膜，赤道区细胞膜上有与卵膜融合的融合蛋白。顶体是由一种叫高尔基体的细胞器转变而来，内有顶体素和玻璃酸酉每。顶体素是一种蛋白溶解酉每，可溶解蛋白质。
高尔基体又称高尔基装置，它提供细胞包装和分装的服务，将内质网制造好的分子裹上一层薄膜使它们成为一颗颗的球状体（vesicles）这些球状体被运送到细胞膜边缘，然后藉胞吐作用（exocytosis）将这些物质释放到细胞外。内质网也是位在细胞质中，是细胞内的器官之一。
这些被释放出的物质可包括消化性酉每、黏液、或神经传导物质，这些物质用来调节细胞的生理功能。精母细胞在演变成精子过程中这些高尔基体包装及分裂后的小球状体集合在一起移到位在细胞核的上方形成一个大囊状体，称为顶体。顶体覆盖在精子的细胞核上就像一顶圆形无边帽子盖在精子的头部，精子头部40-70％的范围被顶体盖住，没被顶体盖住的区域称后顶体区。顶体有二层膜分别为外顶体膜和内顶体膜，两层膜中间包着顶体素，外顶体膜位在精子前顶体区细胞膜细膜下缘，两种膜非常接近，内顶体膜则贴近精子细胞核膜。
精子中段部功能上属精子尾巴的一部分，内有轴丝，此段的轴丝为整条尾巴轴丝的起始部，轴丝外有粒线体包围，粒线体是细胞的能源工厂，能制造出腺甘三磷酸(ATP)，ATP是生物细胞的能量货币，由中段部做起始将ATP能量传递至整条轴丝引起精子尾巴的摆动，一只人类的精子大约有30个粒线体。 这些粒线体以螺旋状盘旋在轴丝外侧纤维鞘膜(Fibrous Sheath)的外侧。
尾巴的主要成分是轴丝，紧贴轴丝外侧的厚层纤维(Outer Dense Fiber)及最外侧的纤维鞘膜(Fibrous Sheath)，纤维鞘膜的外侧则为细胞膜，这轴丝由外围排列成环状的九对双微管和中心一对单微管所组成。双微管与双微管之间则由两旁的侧臂彼此柏连、而双微管和中心的一对单微管之间又有呈辐射条状的蛋白质将它们连接起来这9＋2的排列方式也见于呼吸道支气管的纤毛细胞和输卵管的纤毛细胞。也见于一些原生动物的纤毛和鞭毛。环状的９对双微管的每一对双微管会向前一对双微管的方向伸出一对微管臂，此微管臂为一种动力蛋白（dynein）由具有腺甘三磷酸酉每（ATPase）活性的蛋白质所组成，此微管臂可利用类似肌肉中的能源转换方式将粒腺体运来的ATP水解产生能量，使微管臂伸缩造成前一对双微管滑动，从而引起精子的摆动。
每对双微管外侧有一束厚纤维鞘膜贴近，这9束纤维鞘膜长短不一，可做为支点使精子向前游动，也可使精子翻转，并且此鞘膜可保护精子尾巴在快速通过输精管、射精管、尿道时不受伤害。人类射精经0.1秒精子即跑到体外，这0.1秒经过的距离为40-50公分，换算精子射出的速度为500公分/秒。
精虫鞭毛的轴丝由细胞一对中心体的后中心体及周围的微管组织转变而来，而前中心体则位在精子中段部与头部的交接处，在精子进入卵子后，会变成星状纺锤丝，将雄雌原核（Pronucli）拉在一起完成受精。前中心体及后中心体的构造由细胞内一种叫微小管架构中枢(Microtubule Organizing Center)的细胞器所控制。
再谈卵子，成熟的卵子大小大约为80毫米，包括外围的透明带大约100毫微米，是身体最大的细胞，它由卵巢卵泡释出时，周围包围着好几层滤泡细胞，这些细胞利用一种很黏稠叫玻璃尿酸的糖蛋白凝集在一起，在成熟的熟子，这些卵子周围细胞的排列类似放射状，故又称放射冠，看起来像盛开的葵花。这些细胞围住卵子像小丘一样，故亦称卵丘细胞，卵丘细胞的功能之一是保护卵子。
卵子的透明带（Zona Pellucida）是一种由醣类和蛋白质(称醣蛋白)组成的物质，呈透明状故称透明带，也称透明层。这组成透明带的糖蛋白有三种，分子量由大到小可分ZP1、ZP2、和ZP3。ZP3和ZP2的分子排列是相互间隔互相平行，而ZP1分子与ZP2和ZP3成十字形交叉。ZP2和ZP3是用来和精子结合，而ZP1之功能是做为支撑透明带的梁柱。透明带的功能是筛选精子并保护孵化着床前的胚胎不受伤害。透明带的厚度大约为15-20毫微米。
卵子由卵祖母细胞发育而来，卵祖母细胞(Oogonium)在胎儿尚在母体子宫内早期即进行有丝分裂使数目增加，也像精祖母细胞一样要进行两次减数分裂将染色体减半，形成单套配子，女性胎儿在接近出生时卵祖母细胞演化至第一次减数的前期，然后按兵不动直至青春期时一种叫滤泡刺激贺尔蒙的脑下垂体贺尔蒙增加，重新启动卵细胞减数分裂的进行。成熟的卵指进行完第一次减数分裂，而进入第二次减数分裂到中期(减数分裂的进行可分前期，中期及后期)的配子。卵子完成第一次减数分裂，产生一大一小的细胞，小的细胞则称为第一极体，大的细胞则继续进行第二次减数分裂，此大的细胞，即我们所称的卵子。透明带内侧为一卵黄周隙(Perivitelline Space)，此为卵膜和透明带之间的一空隙，第一极体被释放到此处，卵黄周隙内如果有极体存在，表示为成熟卵。紧接卵膜内侧散布着很多高尔基体转变而来的小颗粒球状体称皮质粒。皮质粒内有很多蛋白质溶酉每，可经胞吐作用释放到卵膜外面来改变透明带的化学结构，以防止第二只精子进入卵子，有阻止多重受精的功能。
（三）精子的二万伍千里长征
夫妻同房时在副睪丸尾端就战斗位置的「精兵」大约一至三亿只后面紧跟着精囊液和摄护腺液，共同射入女性阴道接近子宫颈口处。精囊液内有凝结酵素，使射出的精液能够马上凝结，堵住阴道使精液不会外漏到体外，这样使得精子有充分的时间进入子宫颈，然后进入子宫腔。位在子宫颈管内的隐窝（Crypt）上皮细胞在女性接近排卵期时受卵巢分泌的雌激素的影响分泌大量的透明状粘液，可帮助精子进入子宫内。隐窝为子宫颈管内凹陷的组织。
每个妇女子宫颈管（长约二公分长）大约有100个隐窝，隐窝上的细胞会随着月经周期分泌不一样量的黏状透明液。此粘状透明液为水分和大分子的糖蛋白所组成，在接近排卵时此种分泌物可达每天700毫克的量，这是女性在接近排卵期时会感觉白色黏状透明液增加的由来。射入阴道内的精液与子宫颈隐窝分泌的粘液是河水井水互不侵犯，二者不会混合，仅在接触的地方形成界面，只有具正常头部形状呈流线形的精子才能穿过界面游向子宫颈管，这是女性筛选优良精子进入子宫的第一道关卡。
男生高潮时最早射出的精液质量最好，精子浓度最高，同房射精后一分半钟已能在子宫颈处发现精子。在十五到廿分钟后大部分的精子已穿过子宫颈粘液，进入子宫颈管内。射精后20分钟精液开始液化，流出体外，但这已不妨碍精子的进入子宫。有些不孕夫妇会抱怨是否性交姿势不对造成精液流出体外而影响怀孕，其实不用多虑，只要男女有正常的生殖器官，能将精液排到子宫颈口处即可，在精液流出体外以前所有的「精兵」已完成登陆到子宫颈管内。
阴道并非精子贮存的地方，精子在阴道贮存超过半个小时即失去穿透子宫颈粘液的能力。子宫颈管隐窝上皮细胞所分泌的透明状粘液会联成粘液细丝，会自然延伸到子宫颈口，就像柳树的柳枝自然下垂一样。同房射精之后有一半的精子游经大峡谷（子宫颈管）的中间地带延着粘液柱游向子宫腔，另一半的精子会延着粘液细丝游到子宫颈隐窝处。有些学者曾推测子宫颈隐窝可贮存精子，使得房事后三至五天可持续从隐窝处源源不绝的游向子宫输卵管，但很多实验证据不足支持这项推测。与卵子受精的精子是直接游经大峡谷（子宫颈管）到达子宫的精子而非游向子宫颈隐窝处再出来的精子。在房事后30分钟可在子宫颈管粘液发现数十万只精子，这浓度可维持24小时不变，它们游动的速度可维持48小时不变，数天之内还保有与卵子受精的能力。这是为什么排卵前数天房事仍可怀孕的道理。在排卵后子宫颈粘液分泌急速减少，只剩为每天廿毫克并由透明水状变为极度粘稠状，这种情况下，精子是没有办法进入子宫内的，它的目的是保护准备着床的子宫。在精子进入子宫颈管的同时，女性的防御系统会运送很多的白血球至子宫颈来消灭一些质量不良的精子。
精子由子宫颈口游经大峡谷（子宫颈腔）到达子宫腔全靠精子自身游动的力量，大约在房事射精后九十分钟左右可在子宫腔发现精子。子宫腔内含有液体，精子漂浮在其间。精子在子宫腔的景象好像精子要游过浩瀚的海洋一样，这时除了靠精子本身的体力之外还须靠子宫的收缩将精子往输卵管方向推，子宫收缩的原动力来自精液里的前列腺素。前列腺素由精囊制造分泌，射精时与精子混合在一起。当精子要游进输卵管时，必须经过一个非常重要的关卡叫「子宫输卵管接合处」（Uterotubal Junctiion）此处有一夫当关，万夫莫敌的气势，必须游动力很好的精子才能鲤耀龙门。所以能选择最质优的精子进入。
当精子通过子宫输卵管接合处，便进入输卵管峡部，此处为输卵管管径最窄的地方，数亿「精兵」在阴道与子宫颈口处登陆，经过长途跋涉，损兵折将到输卵管峡部的精子，根据Croxatto和Settage（1974）等人的研究只剩200到300只而已。
当精子游进输卵管峡部会放缓脚步，稍事停留，进行精子「活能化）（Capacitation）的工作。所以说输卵管峡部有贮存精子的功能。这是因为在接近排卵前或排卵时输卵管峡部管腔上皮细胞会分泌含钾离子浓度较高的液体（钾离子可降低精子的游动速度）并且分泌物也较为粘稠，加上管径比较少，这些因素加在一起，使精子在此处被网住，强迫精子在此稍事休息等候卵子的召唤，在等候的时间，精子的外表要打扮一下，此打扮外表的工作我们称精子的「活能化」。
在卵巢排卵时成熟的滤泡破裂，释放出卵子和滤泡液，由输卵管的部（喇叭口）所捕捉滤泡液涌向输卵管峡部，滤泡液内有一些成分包括黄体素及重碳酸盐，会使已经完成活能化的精子像触电一般，做激烈的抽鞭式摆动，使精子挣脱峡输卵管壁细胞的束缚游向输卵管壶部，在此与卵子相会。精子利用激烈的抽鞭式运动穿过包围卵子周围的卵丘细胞，游向卵子后所先接触到的是卵子的透明带，待透明带验明是属同物种的精子之后，引发秘密武器─顶体破裂（内有蛋白质溶解酵素），释放出顶点素，此即所谓的顶体反应（Acrosome Reaction），将透明带凿开，加上精子强劲进摆动，终能登堂入室进入卵子细胞内完成运送遗传生命物质─染色体基因至卵子内的神圣且艰巨的任务。
（四）精子的活能化（Capacitation）
前面我们谈到精子的构造时，我们介绍过细胞膜（又称原生质膜），它是包围在细胞外的一层薄膜，它是由脂质形成的双层液状结构，很多蛋白质分子即嵌在双层脂质间，这些蛋白质伸出细胞膜外的一端常接有醣链（此醣链就像电视的天线一样接受外界细胞的讯息称传感器(receptor)，它会将细胞外的讯息传入蛋白质分子在细胞膜内的一端，引起细胞内蛋白质的磷酸化反应，使身体细胞做出生理反应。这些传感器接到外界讯息时常须两个或数个有传感器的蛋白质分子集合在一起才会将讯息往细胞内传送，所以保持这些蛋白质分子在细胞膜上的良好流动性也是维持细胞功能所必须。细胞膜还有其它的功能，它能选择性的让某些分子通过来帮助细胞的功能运作，像钙子的进出。细胞内有一种器官叫高尔基体（又称高尔基装置），它提供身体细胞包装的服务，将内质网合成的分子裹上一层膜，使他们成为一颗颗的球状体（Vesicles），这此球状体会移到细胞膜边缘然后利用胞吐作用（Exocytosis）将它们释放到细胞外，这些分子包括一些消化性酵素，溶解酵素粘液及神经传导物质。
这些球状体在精子形成时集合而成顶体，位在精子细胞核前方占精子头部40-70％的比例，是精子进攻卵子的重要武器。精子是一种具有高度特殊任务的细胞，贮存在副睪丸尾端等候冲锋陷阵有时会超过很长的一段时间，又当进入女性生殖器时要经长途跋涉才能到到达目的─输卵管壶部(输卵管外侧1/3处)与卵子会合，为保护精子细胞膜上的传感器及头部的顶体在等候及长征期间不发生质变，在长期的演化压力下，人类及其他动物发展出一套保护这些武器（传感器及顶体）的方法。
精子由睪丸经74天制造完成，各种武器配备都已齐全然后运送到副睪丸，精子即是在副睪丸头部及体部地方将这些武器掩护起来，在副睪头部及体部地方的上皮细胞会分泌一些物质使精子细胞膜上的蛋白质位置做一些调整，并且在精子细胞膜上加上一些胆固醇，胆固醇可控制细胞上蛋白质的流动，细胞膜胆固醇含量高时细胞膜上蛋白质的流动性较差。这些改变使得精子细胞膜的稳定性增加。精子细胞稳定性增加，可保护精子的顶体在2个星期或更长的时间不被破坏，在一般身体其它细胞这些球状体在细胞内只贮存数天之久即被破坏，里面的物质即被释放出去。
还有在射精时精浆（由摄护腺和精囊所分泌物所组成）里也有保护物质可维持精子细胞膜的稳定性，如此能使精子在到达输卵管时仍有完好的传感器和顶体，做为进攻卵子的武器。但换句话来说，如果精子接近卵子时，这些武器（细胞膜上的传感器和精子细胞核前方的顶体）仍然被隐藏着被束缚着不能使用，这样有武器也等于没有武器，所以人类及其他行体内受精的动物，也演化出一套方法来将这些细胞膜上的保护物质去掉，这些保护物质主要就是精子行经副睪丸的头部及体部时加到精子细胞膜上的胆固醇，精子细胞膜上的胆固醇含量减少之后会使细胞膜上的传感器暴露出来，使细胞膜上蛋白质分子流动性增加。这种去掉精子细胞膜上保护物质的过程，我们称为精子的活能化。人类精子活能化现象从精子进入阴道转进子宫颈管即已开始，但主要发生在输卵管峡部。输卵管峡部因管径较小，分泌物特别粘绸及加上钾离子浓度较高，这些因素加起来使得精子在此处特别容易被输卵管峡部细胞拦截，并在此进行活能化反应。
活能化的观念首先于1951年分别由科学家Austin和华裔科学家张明觉博士提出，他们发现由兔子副睪丸取得的成熟精子或射出的精子必须在雌性兔子生殖器内待上一段时间才有受精的能力。如果这些精子不经过女性生殖道，直接在体外与卵子放在一起则不会发生受精现象。这项发现导致1959年张明觉博士制造出世界上第一个动物（兔子）试管宝宝，这是我们华人的光荣，也间接导致20年后（1979）英国的史帝拖博（Patrick Steptoe）医生和科学家爱德华（Robert Edwards）博士制造出世界第一个人类试管宝宝。随后造成生殖科技的突飞猛进，造福很多不孕夫妇。在体外把精子放在含有血清或白蛋白的培养液培养也可使精子活能化，这是因白蛋白（血清内含有白蛋白）可吸附细胞膜上的胆固醇之故。精子在体外活化的时间大约一至三小时不等。这和精子在副睪丸内贮藏时间的长短有关。
患有精索静脉曲张的患者，会使精子细胞膜上的胆固醇量增加很多使精子不易活能化，这是使这类患者不易受孕的原因之一。高血压患者服用一种亲脂性钙离子阻断剂（像Nifedipine）的降血药，会导致患者的精子不易活能化和发生顶体反应，这是因为这种降血压药会阻碍精子细胞膜上胆固醇的被移走和阻碍钙离子进入细胞膜内，钙离子进入细胞膜内是发生顶体反应所必须之要件之一。抗精虫抗体造成不孕之原因之一即是这些抗体会与精子细胞膜（抗原）结合，使得细胞膜上的胆固醇成分不易移去，因此精子不易活能化当然会造成不孕。
（五）精子的过动现象(Hyperactivation)
1969年日本的Yanagimachi博士首先发现仓鼠的精子在卵泡液培养一段时间之后，精子的尾巴也会发生狂暴式，抽鞭式的三度空间摆动，精子头部左右摆动的幅度也会加大，精子由直线形的前进方式改为８字形的前进方式，1980年Yanagimachi和Katz等人在接近排卵期的仓鼠的输卵管直接观察到精子的抽鞭式运动，他们将精子的这种运动方式称为精子的过动现象。1984年Burkman和Mortimer等人发现人类精子也有这种过动现象。这是人类第一个试管婴儿诞生之后的第５年。他们发现人类精子过动摆动方式有螺旋状，星状旋转，痛击抽鞭式三种，这三种摆动方式可交互发生，但当精子要进入卵子透明带是采用抽鞭式方式。
精子何以有过动的现象呢？根据Mbizw等人的研究指出当排卵时，卵泡液内有黄体素可与活能化后的精子尾巴上的细胞膜上的传感器（receptor）结合，使细胞膜内外的电位差改变，造成细胞外钙离子进入膜内，这钙离子被当成第一个讯息传递者，可催化腺嘌呤环状酉每(Adenylate Cyclase)使腺核甘三磷酸（ATP）变为环状腺核甘单磷酸（cAMP）此cAMP为第２讯息传递者，cAMP将外界讯息传给蛋白激酉每（Protein Kinase），此蛋白质激酉每会使特别的蛋白质磷酸化产生特殊的生理反应，此最终的生理反应是造成精子尾巴轴丝上的肌动蛋白（dynein）收缩（参见本文前面精子的构造），然后引起强烈的鞭毛运动。精子的过动现象为使精子挣开输卵管峡部细胞的束缚和穿过围绕卵子的卵丘细胞间质进入卵子透明带所必须。
在体外可将精子放在含有血清的培养液来诱发精子的过动现象，并用此来评估精子受精能力如何，根据1984年Burkman等人的研究发现精液较差的男性不孕患者只有8％的精子能被诱发过动现象。而有正常受孕能力的精子则有20％可被诱发出过动现象。1987年Burkman等人发现愈能将过动现象表现到极致的精子，穿过「除去」透明带仓鼠卵子的机会愈大。1988年和1990年Burkman也发现精液中表现出过动现象的精子愈多则和卵子透明带结合的精子也会愈多，体外受精成功的机会也愈高，若缠绕在精子中段的粒线体功能不良，不能制造足够量的能源（即ATP）供应巴轴丝上的肌动蛋白酉每使用或尾巴轴丝的构造有问题也会影响精子能否表现出过动现象，形成轴丝的蛋白质有200-300种，其中稍有差错即会造成精子无力症而状成不孕，轴丝先天构造异常造成的精子无力症称为纤毛不动症候群(Immotile-Cilia Syndrome)，常并有身体其他纤毛细胞的功能异常像支气管上皮细胞纤毛，使患者自出生开始即容易有重复性呼吸道感染。
（六）精子的顶体反应（Acrosome Reaction）
精子利用强烈的抽鞭式运动穿过围绕在卵子及卵子透明带外围的卵丘细胞间质后，来到卵子的最坚强防线─透明带（俗称蛋壳），这也是最难攻克的防线。透明带的厚度大约为15毫微米，行体内受精的动物包括人类在长久的演化压力下，已发展一套攻坚的方法─顶体反应。在顶体反应时顶体囊会崩解释出里面的酵素，加上精子的强烈抽鞭式摆动，终能穿过透明带，将生命个体托付给精子携带遗传基因进入卵子细胞内的任务圆满达成。
精子是如何发生顶点反应呢？原来精子在经过活能化反应之后，位在顶体前方的细胞膜（解剖学称前顶体细胞膜）的传感器已经暴露出来，嵌在细胞膜上的蛋白质移动性也变好，这传感器在人类是一种叫做Ｄ─甘露糖蛋白酉每（D-mannosidase）的醣蛋白质（1991 Tesarik & Mendoza），它能和卵子透明带上的ZP3糖蛋白上的Ｄ─甘露糖结合。
精子细胞膜上Ｄ─甘露糖蛋白酉每是一把生命之钥，唯有它才能开启进入卵子细胞之门，Ｄ─甘露糖蛋白酉每是一种具种族特异性的糖化转移酉每。换句话只有人类的精子细胞膜上的这种酉每才能与人类卵子透明带上的ZP3醣蛋白质分子上的醣链结合引发顶体反应，这样可保物种的纯正性，这也是预防不同物种间精卵杂交的最重要机制。
精子细胞膜上的传感器与透明带上的ZP3醣蛋白结合之后，会引起精子前顶体区细胞膜蛋白质的聚合，然后将讯息传到精子细胞内，使精子细胞膜内外的电位差异改变，促使细胞外的钙离子进入细胞内，经过一连串的生物化学反应，促使前顶体区细胞膜和外顶体膜形成点状融合，使顶体囊崩解，然后其内的顶体素释出，此过程即为顶体反应，顶体反应其实也是其他体细胞所经常进行的胞吐作用（Exocytosis）。顶体素为一种蛋白质溶解酵素可融解透明带，顶体反应进行的时间大概为10-15分钟，顶体反应之后，前顶体区细胞膜与外顶体膜剥落，露出内顶体膜，然后精子利用露出的内顶体膜（此时精子的最前方即为此膜）与卵子透明带上的ZP2醣蛋白进行精子卵子透明带的第二次结合，引起顶体反应的则为第一次结合。
精子在顶体反应之后精子头部变为更楔形及扁平，伴随着释出的顶体酵素及精子强烈的抽鞭式运动终能穿过卵子最坚固的防线透明带，进入卵黄周隙，进行精卵融合，卵黄周隙指卵子成熟时在卵细胞和透明带之间所形成的空隙。如果精子前顶体区细胞膜上的传感器缺损或功能不良，顶体太小或无（无顶体的精子称圆头精子）均不会引起顶体反应当然就不能引起精卵结合，而造成不孕。
（七）精子卵子融合（Sperm-Egg Fusion）
精子藉助顶体反应攻克卵子透明带进入卵黄周隙，即利用赤道区上的细胞膜(见前文(二)精子的构造)与卵膜结合然后融合，精子赤道区上及后顶体区上的细胞膜构造较坚固不受顶点反应的波及，在顶点反应之后前顶点区细胞膜剥落此二处的细胞膜仍然幸存下来。但是在顶点反应时赤道区上的细胞膜也做了一些结构上的改变，如此才能与卵膜结合，没有经过顶点反应的精子是不能与卵膜结合的，这些改变使得赤道区细胞膜上的传感器─受精素（Fertilin），以前称HP-30蛋白，显露出来并且容易移动，以利和卵膜结合并引起反应，受精素是一种融合蛋白质，具有一般细胞所分泌的粘着蛋白质所有的特性即富含有精胺酸(R)、甘胺酸(G)、天冬胺酸(D)三种氨基相连的特性，含有这种R-G-D三氨基酸相连的蛋白质能嵌入与之接触的蛋白质（在此为卵膜上的蛋白质）使二者融合为一。
精子与除去透明带的卵子的结合不具特异性，人类完成顶点反应后的精子也可与无透明带的仓鼠的卵结合受精并分裂，这现象在1976年首先由Yanagimachi提出，并利用来测试人类精子的受精能力，但这种方法费时昂贵，准确性仍有有争论，希望能在分子生物化学持续进步发展之下直接测量顶体反应后赤道区细胞膜上的受精素蛋白质成分是否有异常是较为准确可行且经济的方法。精子赤道区细胞膜上的传感器（即受精素）与卵膜结合之后，引起卵子细胞内的一连串钙离子往细胞外移，这种钙离子的进出细胞膜使位在卵膜内靠近卵膜的很多皮质粒释出细胞外，皮质粒内有蛋白质酵素使透明带的ZP3和ZP2糖蛋白成分改变，使得第２只精虫不能进入，以防止多只精虫和同一卵子受精。一只以上的精子和同一个卵子受精我们称为多重受精，这是不正常的受精。未成熟卵管制机制还不十分成熟，易发生多重受精。精子赤道区细胞膜上的受精素和卵膜结合之后，随即发生融合，发生融合之后，首先精子的头部被卵膜包住，然后是尾巴。最后整只精子即进入卵子细胞质内。卵膜包住精子头部时，精子细胞核开始解体，在里面的染色体变为松散，并有一层膜包住，我们称为男性原核（male pronuclei），其内有父系遗传物质，同时精子进入卵子也促使卵子完成第２次减数分裂，将第２极体释出到卵黄周隙，这时的卵细胞才算完成第2次减数分裂，成为真正的配子。这时女性的染色体也被一层膜包住我们称女性原核（Female Pronuclei），女性原核位在第２极体下，男性与女性原核一开始相距很远。位在精子颈部的前中心体，转变成有很多辐射丝的星状体，这种辐射状丝我们称纺锤丝，故名思义其形状像一个纺锤，会将两极的男女原核拉向中间，在受精20个小时左右，我们可看到男女原核紧靠在一起，在施行体外受精人工生殖科技时，会凭此来判定精卵有无发生受精。接着包围男女原核的膜崩解，男女原核内的遗传物质融合为一，我们称此种现象为称接合生殖（Syngamy）。这时的精卵复合体我们称为合子，这发生在精卵受精后23小时左右。到此精卵可算完成受精工程。
合子形成之后，随即进行第一次细胞有丝分裂。卵精卵第一次分裂发生在精卵受精后27-28小时左右，如此一个新生命又开始诞生了。有些精子进入卵子内时不会激化卵细胞进行第２次减数裂，有些精子的前中心体构造有问题不能形成功能良好的辐射星状体，把位在两极的男女原核拉在一起，都会引起精卵受精失败。
（八）结尾：
很多动物由较无效率的体外受精演化成较有效率的体内受精之后雄性体产生雄性配子（人类即精子）的数目并没跟着演化，雌性体被迫演化出一套筛选机制来筛选最好最优良的雄性配子（精子）来和雌性配子（卵子）完成受精，以人类来说，精子必须通过子宫颈、子宫、子宫输卵管交接处三道关卡才能进入精卵受精处─输卵管。头部形状不正常，游动力差的精子就被淘汰出局了，精子游动力差，很多和精子轴丝（构成精子尾巴）构造异常有关。当精子通过子宫输卵管交接处这个关卡之后进入输卵管峡部，在此处进行最后的活能化反应。一次同房射精，射出数亿「精兵」能到达此处的精子大约为200-300双而已，精子在输卵管峡部等候卵子的召唤，排卵时，滤泡液和卵子进入输卵管，滤泡液被当为卵子的传信者，精子一接触到滤泡液，即以抽鞭式的运动奔向卵子，此时卵子以三道关卡来挑选最好的精子，第一道关卡即是重兵数组的卵丘细胞和卵丘细胞间质，要通过这一关卡精子要有足够力量的抽鞭式摆动才能穿过，第二道关卡为铜墙铁壁的透明带，此时卵子要先验明精子身份，如果是属于同一物种，卵子透明带的化学物质才会引爆位在精子头部上方的炸药袋─顶体，引爆炸药的反应我们称为顶点反应，这是用来爆开透明带所需。如果身分不对，或所携带的炸药质量不良（顶体构造有问题）是没有办法通过这一道关卡的，第三道关卡为精卵细胞的接触与融合，如果位在精子赤道区的细胞膜构造异常，有缺陷也是没有办法得到爱人─卵子的青睐的。精子为完成这项艰巨任务─护送遗传物质至卵子内，必须把自己的形状变为实用流线型，即头部变尖而扁，以利于凿洞穿过透明带，去除细胞赘肉使游动敏捷，尾巴灵活摆动，并配上十八般武器─细胞膜上的传感器和顶点素，这些要件大部分在睪丸内即已形成，精子释出到副睪丸时，对精子细胞膜上的蛋白质排列及结构会一些改变，并加上一些保护化学物质─胆固醇。精子细胞膜上的蛋白质大部分的功能是做为精子细胞与卵子结合过程的传感器，精子在副睪丸停留时，表面盖上一层保护物质及副睪丸温度低可使精子在副睪丸等待一段较长的时间，这些物质也可防止精子进入女性生殖器后，做2万5千里长征途中，未达目的地前过早把武器(传感器及顶点素)暴露出来而遭破坏。造物者为安全护送雄性生命遗传物质到达目的地─卵子细胞质内所设计出来的方法真是让我们叹为观止。
参考书籍：
1. Gametes – The Spermatozoon: J. G. Grudzinskas & J. L. Yovich, 1995. Cambridge University Press
2. Reproductive Endocrinology, Surgery, and Technology, Volume 1: E1: Y. Adashi, John A. Rock, Zev Rosenwaks. 1996, Lippincott – Raven
3. IVF Lab: M. Brass, J.W. Lens Etal, 1996. N.V. Organon
4. Infertility In The Male: tarry I. Lipshultz & Stuart S. Howards, 1997. Third Edition, Mosby
5. Andrology: E. NIESchlag, H.M. Behre, 1997. Springer