所述同源重组是一种涉及DNA分子的基因组中的相似或相同的部分之间的交换的方法。细胞主要利用同源重组来修复遗传物质的断裂，从而在种群中产生遗传变异。
通常，同源重组涉及遗传物质的同源区域之间的物理配对，然后是将要进行交换的链断裂，最后是新结合的DNA分子的结合。
两个同源染色体之间的重组。
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DNA断裂必须尽快修复。如果无法修复损坏，后果可能是严重的，甚至是致命的。在细菌中，同源重组的主要功能是修复遗传物质中的这些断裂。
同源重组被认为是允许基因组稳定的主要机制之一。它存在于生命的所有领域，甚至存在于病毒中，因此它可能是生命进化早期出现的重要机制。
历史的角度
孟德尔提出的最相关的原则之一是字符分离中的独立性。根据该法则，不同的基因独立地从父母传给孩子。
但是，在1900年，显然存在对该原则非常明显的例外。英国遗传学家巴特森（Bateson）和庞内特（Punnett）指出，某些特征常常是一起遗传的，而对于这些特征，孟德尔提出的原理是无效的。
随后的研究设法阐明了重组过程的存在，其中细胞能够交换遗传物质。在基因一起遗传的情况下，由于基因之间的物理紧密性，DNA不能交换。
什么是同源重组？
同源重组是一种细胞现象，涉及两个染色体之间DNA序列的物理交换。重组涉及称为rec基因的一组基因。这些编码参与该过程的不同酶。
当DNA分子共享超过100个碱基对的相似或相同序列时，它们被认为是“同源的”。DNA具有彼此不同的小区域，这些变异称为等位基因。
在生物中，所有DNA被认为是重组DNA。染色体之间的遗传物质交换不断发生，混合并重新排列了染色体上的基因。
这个过程明显发生在减数分裂中。特别是在第一次细胞分裂中染色体配对的阶段。在这个阶段，染色体之间发生遗传物质的交换。
从历史上看，这一过程在文献中是使用盎格鲁-撒克逊语交叉来指定的。该事件是同源重组的结果之一。
同一条染色体的两个基因之间的交换频率主要取决于它们之间存在的距离。它们之间的物理距离越小，交换的频率就越低。
同源重组的功能和后果
遗传物质不断受到内源性和外源性因素（例如辐射）造成的损害。
据估计，人类细胞具有大量的DNA损伤，每天约数十至数百。这些损伤需要修复，以避免潜在的有害突变，复制和转录阻滞，以及在染色体水平的损害。
从医学的角度来看，DNA修复不正确会导致肿瘤和其他病理的发展。
同源重组是一种事件，它允许使用另一条（同源）DNA链作为模板，修复DNA，并恢复丢失的序列。
这种代谢过程存在于所有生命形式中，提供了一种高保真机制，可以修复DNA中的“缺口”，双链断裂和DNA链之间的交联。
重组最相关的后果之一是产生新的遗传变异。除变异外，它们是在生物中产生变异的两个过程-请记住，变异是进化的原材料。
另外，它提供了一种机制来重置已损坏的复制派生。
在细菌中
在细菌中，经常发生水平基因转移事件。这些被分类为缀合，转化和转导。在这里，原核生物从另一种生物甚至不同物种中获取DNA。
在这些过程中，在受体细胞和供体细胞之间发生同源重组。
机制
同源重组始于染色体DNA分子链之一的断裂。此后，发生了多种酶催化的一系列步骤。
发生切割的3'末端被DNA的同源双链侵入。入侵过程至关重要。所谓“同源链”是指具有线性顺序相同基因的染色体部分，尽管核苷酸序列不必相同。
突触
链的这种侵入使同源染色体彼此面对。遇到线程的这种现象称为突触（不要与神经元中的突触相混淆，此处该术语具有另一种含义）。
突触并不一定意味着两个同源序列之间直接接触，DNA可以继续移动一段时间，直到找到同源部分。该搜索过程称为同源比对。
D环形成
然后，发生称为“股线侵入”的事件。染色体是DNA的双螺旋。在同源重组中，两条染色体寻找它们的同源序列。在其中一个螺旋中，链分开，该链“侵入”双螺旋结构，形成称为D环的结构。
D-环链由于断裂链的侵入而移位，并与原始双螺旋的互补链配对。
霍利迪结形成
下一步是霍利迪工会的形成。在这里，交换股的末端绑在一起。这个联合会可以向任何方向移动。关节可能断裂并形成多次。
重组的最终过程是这些并集的分解，细胞可以通过两种方式实现这一目的。其中之一是结合的分裂或通过真核生物典型的溶解过程。
在第一种机制中，打破霍利迪交界处可再生两条链。在另一个“解散”事件中，联合会发生某种崩溃。
涉及蛋白质
重组过程中的关键蛋白质在真核细胞中称为Rad51，在大肠杆菌中称为RecA。它在重组的不同阶段起作用：突触之前，期间和之后。
Rad51蛋白促进了入侵的DNA和回火的DNA之间的物理连接的形成。在这个过程中，产生异源双链DNA。
Rad51及其RecA对应物催化同源DNA的搜索和DNA链的交换。这些蛋白质具有与单带DNA协同结合的能力。
还存在Rad51的旁系同源基因（起源于生物谱系中的基因复制事件），称为Rad55和Rad57。在人类中，已经鉴定出五个名为Rad51B，Rad51C，Rad51D，Xrcc2和Xrcc3的Rad51旁系同源基因。
与重组过程相关的异常
由于重组需要在染色体上进行物理结合，因此这是减数分裂过程中正确分离的关键步骤。如果未发生正确的重组，则结果可能是主要病理。
染色体不分离或分离错误是流产和染色体起源异常的最常见原因之一，例如导致唐氏综合症的21号染色体三体性。
尽管重组通常是一个相当精确的过程，但是基因组中重复的区域和在整个基因组中具有多个拷贝的基因容易发生不均匀的交叉。
这种杂交产生不同的临床相关特征，包括地中海贫血和自闭症等常见疾病。
重组应用
分子生物学家已利用同源重组机制的知识来开发不同的技术。其中之一允许创建“敲除”生物。
这些转基因生物使阐明目的基因的功能成为可能。
用于产生敲除的方法之一是通过用修饰或“破坏”的形式代替原始基因来抑制特定基因的表达。通过同源重组将基因交换为突变形式。
其他类型的重组
除了同源或合法重组外，还有其他类型的遗传物质交换。
当交换物质的DNA区域是非等位基因（同源染色体）时，结果就是基因的重复或减少。此过程称为非同源重组或不等重组。
在一起，遗传物质也可以在同一染色体上的姐妹染色单体之间交换。这个过程发生在减数分裂和有丝分裂分裂中，被称为不平等交换。
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