基因重組主要發生在減數第一次分裂前期的交叉互換和後期。二階體中的兩條染色單體在相應的位點發生斷裂，斷裂的兩端成“十”字形重接，產生新的染色單體。每一條新染色單體之間的接點的一端包含來自一條染色單體的物質，另一端包含另一條染色單體的物質。

發生重組的必須條件是兩條DNA鏈的互補性。每條染色單體包含一條長的雙鏈DNA，發生重組的斷裂位點依賴於位點附近鹼基的互補配對。當雙鏈中的一條鏈與另一條雙鏈的一條鏈發生交叉時，將形成一條雜合DNA。每個重組包括左側親本雙鏈體DNA透過一段雜合DNA與右側的另一條親本雙鏈體相連。

擴充套件資料

根據重組的機制和對蛋白質因子的要求不同，可以將狹義的基因重組分為三種類型，即同源重組、位點特異性重組和異常重組。同源重組的發生依賴於大範圍的DNA同源序列的聯會，在重組過程中，兩條染色體或DNA分子相互交換對等的部分。

真核生物的非姊妹染色單體的交換、細菌以及某些低等真核生物的轉化、細菌的轉導接合、噬菌體的重組等都屬於這種型別。大腸桿菌的同源重組需要RecA蛋白，類似的蛋白質也存在於其他細菌中。位點特異性重組發生在兩個DNA分子的特異位點上。

它的發生依賴於小範圍的DNA同源序列的聯會，重組也只限於這個小範圍。兩個DNA分子並不交換對等的部分，有時是一個DNA分子整合到另一個DNA分子中。這種重組不需要RecA蛋白的參與。

異常重組發生在順序不相同的DNA分子間，在形成重組分子時往往依賴於DNA的複製而完成重組過程。例如，在轉座過程中，轉座因子從染色體的一個區段轉移到另一個區段，或從一條染色體轉移到另一條染色體。這種型別的重組也不需要RecA蛋白的參與。