Prenatalinis laikotarpis, periodus prenatalis, dalijamas į tris tarpsnius: ikigemalinį, Periodus preembryonica, gemalo, periodus embryonica ir vaisiaus, periodus fetalis. Visus šiuos tarpsnius nagrinėjantis mokslas – žmogaus embriologija – padeda suprasti, kaip keičiasi ląstelės, audiniai, organai ir visas kūnas nuo dviejų lytinių ląstelių susijungimo momento iki naujagimio užgimimo. Sklaida, augimas ir brendimas iki gimimo yra labai spartūs lyginant su šių procesų tempu po gimimo. Ikigemalinis laikotarpis (dar vadinamas progeneze, progenesis) apima lytinių ląstelių raidą ir apvaisinimą. Lytinių ląstelių, arba gametų, raida – gametogenezė (moters – ovogenezė, ovogenesis, vyro – spermatogenezė, spermatogenesis) – tai lyg pasirengimas apvaisinimui. Jos metu vyksta lytinių ląstelių mejozė, todėl chromosomų kiekis sumažėja dvigubai nuo diploidinio iki haploidinio rinkinio, kinta jų dydis bei forma. Per spermatogenezę spermatozoidas netenka beveik visos citoplazmos. Kiaušinėlis, atvirkščiai, per ovogenezę didėja, nes daugėja citoplazmos, kurioje kaupiasi medžiagų užsimezgusiai gyvybei maitinti. Be to, gametos įgyja specialių struktūrų, pvz., spermatozoidas tampa uodeguotas, kad galėtų judėti, o kiaušinėlio citoplazmoje atsiranda organoidų, jį apsupa dangalai, kurie svarbūs apvaisinimui, implantacijai ir kt. Apvaisinime dalyvauja subrendęs, t. y. Baigęs spermatogenezę, spermatozoidas.
O kiaušinėlis mejozę užbaigia tik apvaisinimo momentu. Dar iki gemalo užsimezgimo gali sutrikti lytinių ląstelių raida. Tokios būklės vadinamos gametopatijomis. Jos gali lemti nevaisingumą, paveldimas ligas, įgimtas sklaidos ydas. Gemalo laikotarpis trunka nuo apvaisinimo iki 8-osios savaitės. Pirmąsias dvi savaites vyksta gemalo užuomazgos raida, vadinama blastogeneze, blastogenesis. Gemalo užuomazga skyla, migruoja į gimdą, kur įsitvirtina ir plinta ne tik į gemalo kūną, bet ir į jo plėves bei priedus. Žmogui būdinga ankstyva plėvių ir priedų sklaida: amnionas, trynio maišas ir chorionas susidaro dar neatsiradus gemaliniams lapeliams. Raidos sutrikimai, atsiradę per pirmąsias dvi savaites, vadinami blastopatijomis. Dažniausiai atsakas į žalojantį faktorių pirmąsias dvi savaites vyksta principu „arba viskas, arba nieko“: arba gemalo užuomazga žūsta ir nėštumas baigiasi savaiminiu abortu, arba nepažeistos daugiagalės ląstelės „ištaiso“ pažeidimą ir gemalas toliau auga normaliai. Nuo 3-osios savaitės vyksta embriogenezė, embryogenesis – susidaro trys gemaliniai lapeliai, kuriuose laipsniškai atsiranda ir formuojasi audiniai (histogenezė) ir organai (organogenezė). Baigia formuotis gemalo plėvės ir priedai, rišantys jį su motina. Gemalas pamažu tampa išoriškai panašus į žmogų: ryškėja veidas, galūnės, kinta žiaunos, nyksta uodega. Taigi ryškiausi organizmo sandaros pokyčiai stebimi būtent nuo 3-osios iki 8-osios gemalo savaitės. Gemalo laikotarpiu, kai vyksta organogenezė, kiekvienas organas turi savo „jautrųjį laiką“. Tai tas laikotarpis, per kurį vyksta aktyviausia konkretaus organo sklaida ir jis yra jautriausias įvairių teratogenų poveikiui. Pavyzdžiui, galūnių „jautrusis laikas“ – nuo 4-osios iki 8-osios savaitės, gomurio – nuo 6-osios iki 9-osios savaitės ir t. t. Sklaidos ydos, atsiradusios gemalo laikotarpiu, vadinamos embriopatijomis. Sunkiausios jų, nesuderinamos su gyvybe (pvz., besmegenystė, beširdystė ir kt.), lemia gemalo ar vaisiaus žūtį intrauteriniu laikotarpiu. Kitos, suderinamos su gyvybe (pvz., gomurio nesuaugimas, bepirštystė, riestinis inkstas ir kt.), palieka ryškių morfologinių bei funkcinių pokyčių ir vadinamos „didžiosiomis“ ydomis.
Nuo 9-osios savaitės gemalas vadinamas vaisiumi, fetus, o jo raida – fetogeneze, fetogenesis. Vaisiaus laikotarpis dalijamas į ankstyvąjį (nuo 9-osios iki 25-osios savaitės) ir vėlyvąjį (nuo 26-osios savaitės iki gimimo). Vaisiaus audiniai ir organai, užsimezgę dar gemalo laikotarpiu, auga ir bręsta. Nors sandara kinta ne taip dramatiškai kaip gemalo laikotarpiu, tačiau šiuo metu atsiradę pokyčiai leidžia audiniams ir organams pradėti funkcionuoti. Sparčiai auga vaisiaus kūnas: ūgis ypač didėja 3-iąjį ir 4-ąjį mėnesį, o svorio daugiausiai priaugama paskutiniais mėnesiais. Vėlyvuoju vaisiaus laikotarpiu gimusio naujagimio išgyvenimo galimybės labiausiai priklauso nuo jo amžiaus ir organų sistemų (ypač nervų ir kvėpavimo) brandumo. Vaisiaus laikotarpiu atsiradę raidos sutrikimai vadinami fetopatijomis. Joms būdingi funkciniai organų veiklos sutrikimai ir „mažosios“ ydos (pvz., mažasmegenystė, naujagimių psichikos defektai ir kt.). Normali žmogaus raida nuo apvaisinimo iki gimimo trunka maždaug 266 dienas, arba 38 savaites, arba 9 kalendorinius mėnesius. Moters nėštumas (skaičiuojant nuo paskutinių mėnesinių pirmosios dienos) trunka vidutiniškai 280 dienų, arba 40 savaičių, arba 10 mėnulio mėnesių.
Apvaisinimas
Apvaisinimas, fertilisatio, fecundatio – tai sudėtingas ir nuoseklus lytinių ląstelių Susijungimo procesas (2.1 pav.). Natūralus apvaisinimas dažniausia įvyksta kiaušintakio ampulėje, o kartais ir kitoje kiaušintakio dalyje ar pilvaplėvės ertmėje ne vėliau kaip per 12 val. (kai kurių autorių duomenimis – per 24 val.) po ovuliacijos ir ne vėliau kaip per 2 paras (kai kurių autorių duomenimis – per 3 paras) po ejakuliacijos. Į moters makštį lytinio akto metu patenka keli šimtai milijonų (nuo 200 iki 600 milijonų) spermatozoidų. Kiaušintakių ampulę pasiekia apie 200–500 jų (kiti degeneruoja ir rezorbuojami moters lytiniuose takuose). Tiksliai nežinoma, per kiek laiko spermatozoidas nukeliauja iki kiaušintakio ampulės. Jis juda dėka savo uodegos banguojančių ir sukamųjų judesių 1,5–3 mm/min. greičiu. Gimdoje jam „padeda“ šarminė terpė ir gimdos sienos raumenų susitraukimai, kiaušintakiuose – sienos raumenų ir jie išsklaido folikulines ląsteles. Manoma, kad spindulinį vainiką padeda išskaidyti ir kiaušintakių gleivinės gaminami fermentai. Pirmojo pro spindulinį vainiką prasiskverbusio spermatozoido galvos citolema jungiasi prie skaidriosios srities receptorių, glikoproteinų ZP3.
Tai sukelia spermatozoido akrosominę reakciją, kurios metu plyšta akrosomos pūslelė, vesicula acrosomatica, esanti priekiniame jo galvos poliuje, lyg kepurė dengianti Branduolį ir pripildyta fermentų. Išorinė akrosomos pūslelės membrana daugelyje vietų susilieja su spermatozoido citolema ir joje buvę fermentai – akrozinas, esterazė, neuraminidazė ir kt. – išsilieja ir pradeda toje vietoje ardyti skaidriąją kiaušinėlio sritį. Spermatozoidas pro nedidelį skaidriosios srities plyšį patenka į aplinkinį trynio tarpą, spatium perivitellinum – (tarpą, susidariusį tarp skaidriosios srities ir kiaušinėlio citolemos). Spermatozoidui prisiglaudus prie kiaušinėlio, susijungia abiejų lytinių ląstelių citolemų baltymai, vyksta kiaušinėlio citolemos depoliarizacija, o citoplazmoje padidėja kalcio jonų koncentracija. Tai lemia kiaušinėlio antrosios mejozės pabaigą, kai iš antrinio ovocito, ovocytus secundarius, susidaro subrendęs kiaušinėlis, ovum maturum, turintis haploidinį chromosomų rinkinį, ir nedidelis antrinis polocitas arba redukcinis kūnelis, corpus polare secundum, kuris išstumiamas į aplinkinį trynio tarpą. Be to, tai įjungia tolesnį dalijimosi ir metabolizmo mechanizmą bei sukelia žievinę (kortikinę) reakciją.
Žievinės reakcijos metu kiaušinėlio žievės granulės išlieja savo turinį į aplinkinį trynio tarpą. Žievės granulės, granulae corticales – tai kiaušinėlio citoplazmos periferijoje esančios, membrana apgaubtos, 500 nm skersmens, prisipildžiusios glikozaminoglikanų ir fermentų granulės. Atsipalaidavę šių granulių fermentai modifikuoja ZP3 receptorius. Vyksta skaidriosios srities zoninė reakcija, todėl kiti spermatozoidai prie šių receptorių prisijungti nebegali ir nepajėgia prasiskverbti pro skaidriąją sritį (keletas jų gali likti „įmūryti“ skaidriojoje srityje).
Taigi skaidrioji sritis tampa polispermijos bloku ir dabar vadinama apvaisinimo dangalu, membrana fertilisationis. Būtent dėl šios priežasties tik vienas vienintelis spermatozoidas „įveikia“ visus kiaušinėlio dangalus ir jį apvaisina (tai monospermija). Kiaušinėlio paviršiuje, kur prisiliečia spermatozoido galva, susidaro apvaisinimo kūgis, conus fertilisationis. Susiliejus citolemoms (tuo metu, kai vyksta žievinė ir zoninė reakcijos), susilieja ir gametų citoplazma. Spermatozoido galva ir uodega įplaukia į kiaušinėlio citoplazmą, o jo citolema lieka išorėje. Tolesnis spermatozoido kelias vadinamas lytinio susijungimo keliu, via copulativa.
Jo galvutė su branduoliu pasisuka 180° kampu, uodega degeneruoja. Abiejų ląstelių branduoliai dabar vadinami moteriškuoju ir vyriškuoju probranduoliais, pronucleus femininus et masculinus, persitvarko. Jie didėja, artėja vienas prie kito, netenka apvalkalų. Tai vadinama probranduolių šokiu. Jiems susiliejus į vieną apvaisinto kiaušinėlio, arba zigotos, branduolį, nucleus zygoticus, susidaro nauja ląstelė – vienaląstė gemalo užuomazga – zigota. Netrukus susidaro dalijimosi verpstė. Kai zigotos padvigubėjusios ir kondensuotos chromosomos susiklosto į metafazinę plokštelę, apvaisinimas laikomas baigtu.
Taigi apvaisinimo metu užbaigiamas kiaušinėlio brendimas (mejozė), atkuriamas diploidinis chromosomų rinkinys, užtikrinama genetinė įvairovė bei nulemiama lytis, įsijungia tolesnis metabolizmo bei dalijimosi mechanizmas. Jei kuris nors apvaisinimo etapas ar reakcija sutrinka, zigota gali nesusidaryti, žūti ar sutrikti tolesnė raida.