Место слияния мембран сперматозоида и яйцеклетки обычно ограничено областью связывания сперматозоида.
В ооцитах многих животных в этой области часто возникает особый цитоплазматический вырост—конус оплодотворения, и образуются многочисленные микроворсинки, охватывающие сперматозоид. Актиновый цитоскелет микроворсинок служит дополнительным источником энергии, направленной на погружение мужской гаметы в яйцо.
Молекулярный механизм слияния мембран взаимодействующих гамет еще не раскрыт полностью. Известно, что слияние плазматических мембран клеток происходит при участии особых фузогенных белков (белков слияния). Такими свойствами, в частности, обладают НА-белок вируса гриппа и F-белок вируса Сендай. Характерной особенностью этих белков является наличие домена гидрофобных аминокислот. Подобные белки обнаружены также в плазмалемме головки сперматозоида. Предполагается, что в этом процессе может играть роль и биндин поскольку in vitro он способствует слиянию фосфолипидных пузырьков.
Слившиеся мембраны спермия и яйца образуют единую систему, так что у морского ежа специфический гликопротеин 210 кДа плазматической мембраны спермия через 45 мин после слияния гамет распределяется по всей плазматической мембране зиготы.