Bakterien verteidigen sich gegen Viren mit Enzymen, die fremde DNA schneiden. Diese Enzyme erkennen spezifische kurze Sequenzen und schneiden die DNA an oder in der Nähe dieser Stelle. Sie werden Restriktionsenzyme genannt und sind die Schere der Molekularbiologie. Ohne sie wäre das Klonen von Genen unmöglich.

Restriktionsenzyme erkennen Sequenzen von vier bis acht Basenpaaren, sogenannte Restriktionsstellen. Einige schneiden gerade durch beide Stränge und erzeugen stumpfe Enden. Andere schneiden versetzt und erzeugen klebrige Enden mit kurzen einzelsträngigen Überhängen. Klebrige Enden sind nützlich, da sie sich mit komplementären Überhängen auf einem anderen DNA-Fragment verbinden können, wodurch Ligasen diese verknüpfen können. Das Enzym EcoRI erkennt beispielsweise die Sequenz GAATTC und schneidet zwischen G und A, wodurch ein Überhang von vier Basen entsteht.

Restriktionsenzyme werden in vielen Techniken eingesetzt. Sie schneiden DNA für Klonierung, Kartierung und Analyse. Sie fragmentieren DNA für die Sequenzierung. Sie detektieren Mutationen durch Schneiden an oder in der Nähe einer Mutationsstelle. Sie werden auch beim genetischen Fingerabdruck verwendet, bei dem das Fragmentmuster zwischen Individuen variiert.

Hunderte von Restriktionsenzymen sind kommerziell erhältlich, jedes mit seiner eigenen Erkennungssequenz und seinem eigenen Schnittmuster. Sie sind nach dem Organismus benannt, aus dem sie stammen: EcoRI aus E. coli, HindIII aus Haemophilus influenzae, BamHI aus Bacillus amyloliquefaciens. Diese Namenskonvention erinnert an den mikrobiellen Ursprung dieser unverzichtbaren Werkzeuge.