Bacteriën verdedigen zich tegen virussen met enzymen die vreemd DNA knippen. Deze enzymen herkennen specifieke korte sequenties en knippen het DNA op of vlakbij die plek. Ze worden restrictie-enzymen genoemd en zijn de schaar van de moleculaire biologie. Zonder hen zou genklonering onmogelijk zijn.

Restrictie-enzymen herkennen sequenties van vier tot acht basenparen, restrictieplaatsen genaamd. Sommige knippen recht door beide strengen heen, waardoor stompe uiteinden ontstaan. Andere knippen op een verschoven positie, waardoor kleverige uiteinden met korte enkelstrengige overhangen ontstaan. Kleverige uiteinden zijn nuttig omdat ze kunnen hechten aan complementaire overhangen op een ander DNA-fragment, waardoor ligase ze kan verbinden. Het enzym EcoRI herkent bijvoorbeeld de sequentie GAATTC en knipt tussen G en A, waardoor een overhang van vier basen ontstaat.

Restrictie-enzymen worden in veel technieken gebruikt. Ze knippen DNA voor klonering, kartering en analyse. Ze fragmenteren DNA voor sequentiebepaling. Ze detecteren mutaties door te knippen op of nabij een variantlocatie. Ze worden ook gebruikt bij DNA-vingerafdrukken, waarbij het patroon van fragmenten per individu verschilt.

Er zijn honderden restrictie-enzymen commercieel verkrijgbaar, elk met een eigen herkenningsplaats en knippatroon. Ze zijn vernoemd naar het organisme waar ze vandaan komen: EcoRI van E. coli, HindIII van Haemophilus influenzae, BamHI van Bacillus amyloliquefaciens. De naamgeving is een kleine herinnering aan de microbiële oorsprong van deze essentiële instrumenten.