난자와 정자가 합일하여 배수성(倍數性)인 핵을 만들어 내는 과정. 넓은 뜻으로는 배우자 융합과 거의 같은 뜻으로 쓰인다. 수정의 의의는 일반적으로 발생초기의 자극과 생물이 존속하기 위해서 유전자의 적당한 조합이 이루어지는 것으로부터 환경에 적응한 유전자 구성을 갖는 자손을 만드는 가능성을 보유하는 것이다.

【동물】 수정이 일어나는 난자의 성숙시기는 종류에 따라 다르며, 제1난모세포 때에 수정이 일어나는 것은 환형동물·편형동물 등이고, 제2차 성숙분열 중기에서 수정이 일어나는 것은 거의 모든 척추동물과 양서류 등이다. 난자가 전핵을 형성한 뒤에 정자가 난자 안으로 뚫고 들어가는 것은 강장동물과 극피동물이다.

수정에는 체내수정과 체외수정이 있다. 태생(胎生)의 포유류, 난태생의 어류 등에서는 교미에 의하여 정자가 암컷의 체내에 들어가고, 포유류에서는 수란관의 윗부분에서 수정이 일어난다. 체외수정을 하는 것에는 난생(卵生)이 많으며 체외에서 정자와 난자가 접합하는 데 여러 가지 조건이 필요하다.

수정에 관한 연구는 성게를 재료로 한 것이 많은데, 성게는 자웅이체이며 바닷물 속에 방란하고 또 정자를 내뿜어서 수정이 일어난다. 정자는 먼저 첨체반응(尖體反應)을 일으켜 정자의 머리 앞에 첨체돌기를 만들며 이 부분이 가장 먼저 난자의 표면과 접하게 된다.

난자는 그 겉을 싸는 젤리막으로부터 수정소라는 화학물질을 만들어 바닷물 속으로 확산하며 정자들은 첨체돌기를 만들어 난자의 겉으로 접근한다. 결국 1개의 정자가 난자 안으로 뚫고 들어가는 데 성공한다. 난자는 곧 난자의 피질에 있는 과립들이 액화되면서 난자 밖으로 스며나와 난자를 둘러싸는 수정막을 형성한다.

난자 안에 들어간 정자의 핵은 팽윤해지면서 정핵을 이루고 난자의 핵과 합일하여 수정핵을 형성한다. 성게의 난자는 수정과 함께 현저한 생리·생화학적 변화가 일어난다. 정자가 침입함으로써 순간적으로 난자 내의 칼슘양이 급증하거나 원형질막의 투과성이 커지고, 여러 가지 효소계의 활성화를 가져올 물질대사에 뚜렷한 변화가 일어난다.

어느 난자에서나 단일의 정자만을 받아서 수정이 일어나도록 되어 있다. 즉, 단정자성(單精子性)을 나타내는데 그것이 유지되는 것은 먼저 수정막이 형성되거나 난자의 난황막의 전기적 부하가 바뀌는 등 다른 정자의 침입을 저지하고 있다. 포유류의 수정에 대한 연구도 크게 발전하였다.

포유류는 수정과정이 체내에서 일어나고 있으나, 최근에는 배양방법이 개발됨에 따라 체외의 일정한 배양액 내에서도 수정이 일어날 수 있게 되었다. 이에 따라 사람을 포함한 포유류의 수정과 관련된 사항이 많이 밝혀졌다. 먼저 정자는 난자에게 접근하기 전에 첨체반응이 일어난다. 즉, 정자머리의 앞끝의 첨체를 둘러싸는 원형질막 등이 용해되면서 첨체내용물이 그대로 밖으로 노출된다.

첨체로부터는 난자의 둘레를 둘러싸는 각종 물질들을 용해하는 효소들이 방출되면서 정자로 하여금 쉽게 난자에 접근하게 한다. 그런 효소들 가운데는 난자를 싸고 있는 난구세포층의 세포간 물질을 용해하는 히알루로니다아제라는 효소가 포함된다. 이렇게 첨체반응을 일으켜 수정능력을 가지게 하는 것을 수정능획득(受精能獲得)이라고 하며, 정자에게 수정능력을 주는 물질이 자궁 내의 액체 속에 포함되어 있다고 보고 있다.

포유류는 자궁 내에 수억 마리의 정자를 사정하지만 그 중에서 100∼500마리 정도의 정자가 수란관을 치켜 올라가서 난자가 있는 곳까지 도달한다. 그 중 1개의 정자만이 난자 안으로 뚫고 들어가 수정을 끝낸다. 이처럼 역동적인 정자가 수동적으로 떠다니는 난자 쪽으로 헤엄쳐 전진하여 수정함으로써 난자의 발생 프로그램을 활성화시킨다고 알려져 왔다.

그러나 최근 이러한 학설에 반하여 난자가 정자를 능동적으로 낚아채고 수정 직후 몇 시간 동안 난자의 유전물질이 단독으로 발생 프로그램을 가동시킨다는 새로운 학설도 제기되었다.

【식물】 식물의 수정도 근본에 있어서는 동물과 같다. 종자식물의 수정은 화분이 암술머리로 옮겨지는 수분으로부터 시작된다. 암술머리에 붙은 화분은 암술대 안으로 화분관을 만들며, 자라서 배낭에 이르게 된다. 화분관 안에는 1개의 화분관핵 외에 2개의 정핵을 가진다.

배낭에 도달하면 2개의 정핵 중 1개는 난세포의 핵과, 나머지 1개는 2개의 극핵과 각각 수정한다. 정핵과 수정한 난세포는 발육하여 배(2n)가 되고, 2개의 극핵과 정핵이 수정한 후 배젖(3n)이 된다. 종자식물은 2개의 정핵이 수정하는 데 참여하기 때문에 이것을 중복수정이라고 한다.