Quá trình vận chuyển phức tạp của tinh trùng qua ống sinh dục nữ bắt đầu ở thời điểm phóng tinh trùng. Trong suốt quá trình giao hợp, có 1,5 đến 5,0ml tinh dịch chứa từ 200-500 triệu tinh trùng được đưa vào vòm sau âm đạo, làm cho cổ tử cung ngoài ngập 1 phần trong vùng dịch này. Vào thời điểm này, một số tinh trùng có thể được cổ tử cung đón nhận 1 cách thụ động trong 1 quá trình được gọi là “vận chuyển nhanh”. Các tinh trùng khác trải qua sự “vận chuyển chậm”.

Tinh trùng có thể bắt đầu trải qua quá trình vận chuyển nhanh trong những giây sau sự phóng tinh. Người ta nghĩ dạng chuyển động này của tinh trùng phần lớn là thụ động, là kết quả kết hợp giữa các sự co thắt âm đạo, cổ tử cung và tử cung. Mặc dù những co thắt này chỉ xảy ra trong thời gian ngắn, người ta tin chúng là lực chính chịu trách nhiệm cho sự tiến nhanh của tinh trùng vào phần trên của ống sinh dục nữ là ống dẫn trứng.

Settlage và các cộng sự đã báo cáo vào năm 1973 các kết quả của 1 nghiên cứu ở những phụ nữ có trứng rụng có khả năng thụ tinh được, đã được phẫu thuật triệt sản cắt bỏ 2 vòi trứng, được bơm tinh trùng vào âm đạo. Trong vòng 5 phút sau khi bơm tinh trùng, các tinh trùng hiện diện trong các ống dẫn trứng và số lượng tinh trùng được phát hiện tỷ lệ thuận với số lượng được bơm vào.

Trong giai đoạn này, chất nhầy cổ tử cung có nhiều chức năng quan trọng, bao gồm loại trừ nguyên sinh chất của tinh dịch, loại trừ các tinh trùng bất thường về hình thái, và hỗ trợ các tinh trùng có chất lượng tốt di chuyển đến tử cung và ống dẫn trứng. Về mặt siêu cấu trúc, chất nhầy cổ tử cung có thể xem như 1 dịch 2 pha phức tạp với các thành phần có độ nhớt cao và độ nhớt thấp. Pha chất nhầy có độ nhớt cao được cấu tạo bởi 1 mạng lưới các glycoprotein sợi nhỏ gọi là mucin. Các đại phân tử mucin hình thành 1 phức hợp các Mixen có liên kết với nhau để tạo thành 1 lưới mà các khe của nó có khả năng hỗ trợ pha có độ nhớt thấp, mà thành phần chủ yếu của pha này là nước. Chuyển động của tinh trùng qua chất nhầy cổ tử cung là chủ yếu đi ngang qua các khoảng trống của các khe giữa các Mixen của mucin, và quá trình đi tới của tinh trùng phụ thuộc vào kích thước của các khoảng trống này. Kích thước của các khe này thường nhỏ hơn kích thước của đầu tinh trùng, vì vậy, tinh trùng phải đẩy chúng qua chất nhầy khi chúng đi qua ống sinh dục nữ ở phía dưới.

Sự vận chuyển của tinh trùng trong khoang nội mạc tử cung vẫn chưa được biết rõ. Chuyển động của tinh trùng có vẻ không phải là lực duy nhất đưa tinh trùng đến ống dẫn trứng, bởi vì có những phần tử trơ bên trong tử cung cũng di chuyển vào các ống dẫn trứng. Có vẻ như sự co cơ của tử cung có vai trò trong quá trình này.

Quá trình phát triển khả năng của tinh trùng (capacitation. Branningan 2004)

Tinh trùng của động vật có vú phải ở trong hệ sinh dục nữ 1 thời gian nhất định trước khi chúng đạt được khả năng thụ tinh trứng: quá trình này được gọi là “phát triển khả năng tinh trùng”.
Phát triển khả năng tinh trùng thường được xem như quá trình hoạt hoá trước khi thụ tinh, có tính thuận nghịch của tinh trùng dẫn đến kết quả làm cho tinh trùng có những khả năng sau:

1.      Phát triển sự chuyển động được hoạt hoá cao, với các chuyển động roi mạnh, không theo đường thẳng.

2.      Gắn kết vào màng trong suốt của trứng.

3.      Trải qua phản ứng acrosom.

4.      Cuối cùng là tiến đến việc hợp nhất với màng của trứng và thụ tinh trứng. Sự phát triển khả năng của tinh trùng người trong hệ sinh dục nữ vẫn chưa được biết nhiều. Chúng tôi biết rằng tinh trùng người khi được phục hồi từ chất nhầy cổ tử cung và được đặt trong một môi trường không có tính phát triển khả năng tinh trùng thì không có khả năng xuyên qua màng trong suốt của tế bào trứng của người. Vì vậy, người ta thấy rằng sự phát triển khả năng của tinh trùng người có thể xảy ra trong chất nhầy cổ tử cung. Do sự khó khăn vốn có trong việc kiểm soát và đánh giá môi trường của hệ sinh dục nữ trong cơ thể sống, phần nhiều những điều mà chúng ta biết hiện nay về sự phát triển khả năng của tinh trùng người là kết quả của những nghiên cứu trong ống nghiệm.

 Sự vận chuyển của trứng (De Jonge 2004)

 “Sự vận chuyển của trứng” trước đây được xem như chuyển động của tế bào trứng (hay của hợp tử hoặc phôi thai trước khi gắn kết) trong khoảng thời gian từ thời điểm được phóng thích ra khỏi nang buồng trứng đến khi vào và gắn vào khoang tử cung. Hình như có nhiều cơ chế liên quan đến việc đón nhận phôi thai trước khi gắn kết, trong đó những cơ chế quan trọng nhất là tác dụng đẩy của các lông mao, sự quét của các tua trên bề mặt trứng, và hoạt động bơm đẩy do nhu động của ống sinh dục nữ.

 Sự thụ tinh (De Jonge 2004)

Sau khi rụng trứng, khoảng thời gian sống để được thụ tinh của tế bào trứng trưởng thành ở người là 12 đến 24 giờ. Ngược lại, thời gian sống để thụ tinh của tinh trùng người là khoảng 48 đến 72 giờ.

Chuyển động của tinh trùng có thể vẫn còn tiếp tục lâu hơn thế (và đã được ghi nhận trong tài liệu từ thí nghiệm trên cơ thể sống là lên đến 5 ngày), nhưng khả năng thụ tinh bị mất trước khi chuyển động bị mất. Các quá trình vận chuyển và phát triển khả năng của tinh trùng được mô tả ở trên là những điều thiết yếu để sự thụ tinh xảy ra.

- Một bước quan trọng tiếp theo có liên quan đến tinh trùng là phản ứng acrosom, một quá trình nằm ngoài tế bào, xảy ra trong đầu tinh trùng và là quá trình thiết yếu cho sự thâm nhập thành công vào màng trong suốt của trứng. Acrosom là một cấu trúc hình nón, gắn chặt vào màng, được chứa bên trong phần phía trước của đầu tinh trùng và nằm ngay dưới màng nguyên sinh chất. Acrosom là cơ quan tế bào duy nhất giống với cả lysosom (là enzym có khả năng cắt protein) và túi bài tiết được điều tiết. Túi acrosom chứa nhiều enzym phân giải sẽ được phóng thích sau phản ứng acrosom.

- Sau khi tinh trùng đã trải qua phản ứng acrosom và các enzym giúp thâm nhập vùng trong suốt của nó đã được hoạt hoá, tinh trùng có thể đi xuyên qua màng trong suốt, là chất ngoại bào bao quanh tế bào trứng. Sự thoái hoá do enzym của các protein của màng trong suốt và chuyển động roi mạnh mẽ (chuyển động được hoạt hoá cao) tạo điều kiện cho tinh trùng thâm nhập và đi ngang qua màng trong suốt. Để có thể đi vào bên trong tế bào trứng, tinh trùng phải tiếp xúc, gắn kết và hợp nhất với màng nguyên sinh chất của tế bào trứng: vì vậy, một phần của phản ứng acrosom bao gồm việc tổ chức lại màng nguyên sinh chất của tinh trùng. Kết quả là các protein của màng tinh trùng mới được phơi bày ra và đã được chứng minh là cần thiết cho sự hợp nhất của tinh trùng-trứng. Với phản ứng acrosom, tinh trùng và trứng có thể hợp nhất với nhau, tạo thành 1 hợp tử, 1 tế bào mới mà ADN được tạo thành từ cả ADN của mẹ và bố.

 Sự vận chuyển của phôi thai (De Jonge 2004)

Sự thụ tinh xảy ra trong đường ống của hệ sinh dục nữ được gọi là “bóng tai vòi” (ampulla). Thời gian di chuyển của tế bào trứng mới được thụ tinh (hợp tử) từ bóng đến chỗ nối giữa bóng và eo tai vòi là khoảng 30 giờ, sau đó hợp tử ở lại vị trí eo thêm 30 giờ nữa trước khi lại bắt đầu di chuyển ngang qua vùng eo.

Phôi thai sẽ vào gắn trong tử cung vào ngày thứ 5 hoặc thứ 6 sau khi thụ tinh. Trong suốt khoảng thời gian từ khi thụ tinh đến khi phôi thai vào gắn trong tử cung, ống dẫn trứng tạo ra 1 lực đẩy liên tục hướng về tử cung.

Sự gắn kết của phôi thai (Grol‘ 2004)

Sự gắn kết của phôi thai vào tử cung người mẹ là 1 diễn biến quan trọng xác định số phận của phôi thai. Trong suốt giai đoạn quan trọng này, tế bào trứng có 1 nhu cầu năng lượng tế bào rất cao. Gắn kết không phải là 1 quá trình luôn có hiệu quả, chỉ khoảng 10% -15% trường hợp là thành công. Sự phát triển đồng thời của cả nội mạc tử cung và phôi thai là tiền đề cho sự gắn kết thành công, nếu phá vỡ tính phát triển đồng bộ này sẽ dẫn đến vô sinh hoặc hư thai.

Các diễn biến của sự mang thai giai đoạn đầu liên quan chặt chẽ đến các quá trình giao tiếp tế bào thuộc nội tiết, cận tiết, xúc tiết và tự tiết. Các phân tử kết dính và các phân tử thông tin (phối tử - ligands) thúc đẩy sự gắn và xâm lấn giữa tế bào và tế bào, trong khi các protease làm tiêu vùng ngoại bào (ECM) trước khi gắn kết phôi thai.

Toàn bộ quá trình gắn kết có thể được chia thành 5 giai đoạn.

-  Sau khi rụng trứng, tế bào trứng mới sinh được vận chuyển vào ống dẫn trứng, là nơi sự thụ tinh xảy ra, vì vậy xác định giai đoạn I của quá trình gắn kết.

-  Giai đoạn II được đánh dấu bằng sự bắt đầu phân chia tế bào tiếp theo bên trong phôi thai.

-  Ở giai đoạn III, quả cầu tế bào phôi thai đi vào khoang tử cung là nơi mà những sự phân chia tế bào tiếp theo sẽ dẫn đến sự tạo thành phôi nang.

-  Ở giai đoạn III, phôi nang đi vào tử cung và gắn vào thành tử cung với sự tiếp nhận của tử cung (giai IV).

-  Sự xâm nhập của phôi thai vào nội mạc tử cung báo hiệu sự bắt đầu giai đoạn V.