Este documento describe la recombinación homóloga y sus sistemas de reparación. Explica que la recombinación homóloga implica el intercambio de ADN entre secciones similares para reparar roturas en el material genético. Detalla los mecanismos de recombinación como la formación del bucle D y las uniones de Holliday, así como las proteínas involucradas como Rad51. Finalmente, discute aplicaciones como la creación de organismos knockout y las anomalías asociadas cuando la recombinación falla.

1. UNIVERSIDAD ESTATAL DELSUR DE
MANABÍ
Creada el 7 de febrero del año 2001, segúnregistro oficial
N°261
FACULTAD CIENCIAS DE LA SALUD
CARRERA LABORATORIO CLÍNICO
NOMBRE DE LA ASIGNATURA:
GENÉTICA
NIVEL Y PARALELO:
TERCER SEMESTRE “C”
TEMA:
RECOMBINACIÓN Y HOMOLOGA Y ESPECIFICA DEL SITIO
SISTEMAS DE REPARACIÓN
ESTUDIANTE:
MIGUEL ÁNGEL RODRIGUEZ LOOR
DOCENTE FACILITADOR:
LIC. JOSÉ MANUEL PIHUAVE REYES MGS.
PI-2022
JIPIJAPA MANABI ECUADOR

2. RECOMBINACIÓN Y HOMOLOGA Y ESPECIFICA DEL SITIO SISTEMAS DE
REPARACIÓN
INTRODUCCIÓN
La recombinación homóloga es un proceso que involucra el intercambio de moléculas
de ADN entre secciones similares o idénticas del genoma. Las células usan la
recombinación homóloga principalmente para la reparación de roturas en el material
genético, generando variación genética en las poblaciones (1).
Las roturas en el ADN deben ser reparadas lo más
rápido y eficientemente posible. Cuando los daños
no son reparados, las consecuencias pueden ser
graves y hasta letales. En las bacterias, la función
principal de la recombinación homóloga es reparar
estas roturas en el material genético.
DESARROLLO
La recombinación homóloga es un fenómeno celular que implica el intercambio físico de
secuencias de ADN entre dos cromosomas. La recombinación involucra un conjunto de
genes conocidos como genes rec. Estos codifican para distintas enzimas que participan
en el proceso (1).
Las moléculas de ADN son consideradas “homólogas” cuando comparten secuencias
similares o idénticas de más de 100 pares de bases. El ADN presenta pequeñas
regiones que pueden diferir entre sí, y estas variantes se conocen como alelos.
En los seres vivos, todo el ADN es considerado ADN recombinante. El intercambio de
material genético entre los cromosomas ocurre continuamente, mezclando y
reordenando los genes en los cromosomas.
Este proceso ocurre de manera obvia en la meiosis. Específicamente en la fase donde
los cromosomas se aparean en la primera división celular. En esta etapa, se produce el
intercambio de material genético entre los cromosomas.
Históricamente, este proceso se designa en la literatura usando el vocablo
anglosajón crossing over. Este evento es uno de los resultados de la recombinación
homóloga.

3. La frecuencia de crossing over entre dos genes del mismo cromosoma depende
principalmente de la distancia que existe entre ambos; mientras menor es la distancia
física entre ellos, menor es la frecuencia de intercambio.
Funciones y consecuencias de la recombinación homóloga
El material genético está constantemente expuesto a daños, provocados por fuentes
endógenas y exógenas, como la radiación, por ejemplo.
Se estima que las células humanas presentan un número importante de lesiones en el
ADN, en el orden de las decenas hasta cientos por día. Estas lesiones necesitan ser
reparadas para evitar mutaciones deletéreas potenciales, bloqueos en la replicación y
en la transcripción y daños a nivel cromosómicos.
Desde el punto de vista médico, los daños en el ADN que no son reparados
correctamente se traducen en el desarrollo de tumores y otras patologías.
La recombinación homóloga es un evento que permite la reparación en el ADN,
permitiendo la recuperación de secuencias perdidas, usando como molde la otra hebra
(homologa) de ADN.
Este proceso metabólico está presente en todas las formas de vida, proporcionando un
mecanismo de alta fidelidad que permite reparar “brechas” en el ADN, roturas
bicatenarias y enlaces cruzados entre las cadenas de ADN.
Uno de las consecuencias más relevantes de la recombinación es la generación de
nueva variación genética. Junto con las mutaciones, son los dos procesos que generan
variación en los seres vivos – recordemos que la variación es la materia prima para la
evolución.
Además, provee un mecanismo para reiniciar las horquillas de replicación que se han
dañado.
En bacterias
En las bacterias, existen eventos frecuentes de transferencia horizontal de genes. Estos
se clasifican como conjugación, transformación y transducción. Acá,
los procariotas toman ADN de otro organismo, y hasta de distintas especies.
Durante estos procesos, ocurre recombinación homóloga, entre la célula receptora y la
célula dadora.
Mecanismo
La recombinación homóloga inicia con la rotura en una de las hebras de la molécula de
ADN cromosómico. Tras esto, ocurren una serie de pasos catalizados por múltiples
enzimas.
El extremo 3´donde ocurre el corte es invadido por la doble cadena homóloga de ADN.
El proceso de invasión es crucial. Con “cadena homóloga” queremos hacer referencia a
las porciones de los cromosomas que tienen los mismos genes en un ordenamiento
lineal, aunque las secuencias de nucleótidos no tienen por qué ser idénticos.
Formación del bucle D
Luego, ocurre un evento denominado “invasión de la hebra”. Un cromosoma es un doble
hélice de ADN. En la recombinación homóloga dos cromosomas buscas sus secuencias

4. homólogas. En una de las hélices, las hebras de separan y esta hebra “invade” la
estructura de doble hélice, formando la estructura denominada bucle D.
La cadena del bucle D ha sido desplazada por la invasión de la hebra que presenta la
ruptura y se aparea con la hebra complementaria de la doble hélice original.
Formación de las uniones de Holliday
El paso siguiente es la formación de las uniones de Holliday. Acá, los extremos de las
hebras intercambiadas son ligados. Esta unión tiene la capacidad de movilizarse en
cualquier dirección. La unión puede romperse y formarse en múltiples ocasiones.
El proceso final de la recombinación es la resolución de estas uniones y existen dos vías
o maneras en que la célula lo consigue. Una de ellas es el clivaje de la unión o por un
proceso denominado disolución, típico de los organismos eucariotas.
En el primer mecanismo, el rompimiento de la unión de Holliday regenera dos cadenas.
En el otro evento de “disolución” ocurre una especie de colapso en la unión.
Proteínas involucradas
Una proteína crucial del proceso de recombinación es llamada Rad51 en las células
eucariotas, y RecA en Escherichia coli. Funciona en las diferentes fases de la
recombinación: antes, durante y después de la sinapsis.
La proteína Rad51 facilita la formación de la conexión física entre el ADN invasor y el
ADN templado. En este proceso se genera el ADN heteroduplex.
Rad51, y su homólogo RecA, catalizan la búsqueda de ADN homólogo y el intercambio
de hebras de ADN. Estas proteínas tienen la capacidad de unirse cooperativamente a
un ADN de simple banda.
También existen genes parálogos (originados a partir de eventos de duplicación génica
en un linaje de organismos) de Rad51, llamados Rad55 y Rad57. En los humanos, se
han identificado cinco genes parálogos de Rad51 denominados Rad51B, Rad51C,
Rad51D, Xrcc2, y Xrcc3.
Anomalías asociadas a los procesos de recombinación
Como la recombinación requiere de la unión física en los cromosomas, es un paso
crucial en la segregación correcta durante la meiosis. Si no se produce una
recombinación adecuada, el resultado puede ser una patología importante.
La no disyunción de los cromosomas o errores en la segregación es una de las causas
más frecuencias de abortos y anomalías de origen cromosómico, como la trisomía del
cromosoma 21, causante del síndrome de Down.
A pesar de que la recombinación suele ser un proceso bastante preciso, las regiones
del genoma que están repetidas y los genes que poseen múltiples copias a lo largo del
genoma son elementos propensos a un entrecruzamiento desigual.
Este entrecruzamiento produce distintos rasgos con relevancia clínica, entre ellas
enfermedades frecuentes como la talasemia y el autismo.
Aplicaciones de la recombinación

5. Los biólogos moleculares han sacado provecho del conocimiento del mecanismo de la
recombinación homóloga para la creación de distintas tecnologías. Una de estas permite
la creación de organismos “knockout”.
Una de las metodologías usadas para la creación de knockouts consiste en la supresión
de la expresión del gen específico sustituyendo al gen original por una versión
modificada o “dañada”. El gen se intercambia por la versión mutada por medio de
recombinación homóloga.
ANÁLISIS
La recombinación genética es el proceso en el que se forma nuevo ADN a partir de una
combinación de dos secuencias genéticas. El nuevo ADN será único y contendrá
información combinada de las secuencias progenitoras, ya que existen diferentes tipos
de recombinación genética que revisaremos más adelante y, por ello, la recombinación
puede ocurrir en diferentes lugares de diferentes organismos.
CONCLUSIÓN
En colusiones se puede decir que la recombinación homóloga implica el apareamiento
físico entre zonas homólogas del material genético, seguido de la rotura de las cadenas
que van a experimentar el intercambio, y finalmente la unión de las nuevas moléculas
de ADN combinadas, ya que es considerada uno de los mecanismos principales que
permiten la estabilidad del genoma.
BIBLIOGRAFÍA
1. Murray PR, Rosenthal KS, Pfaller MA. Microbiología médica. Elsevier Health
Sciences.; 2017.