Tế bào có cơ chế tự sao chép và sửa sai bảo đảm cho vật chất di truyền ổn định. Tuy nhiên trong nhiều trường hợp tế bào chịu sự xâm nhập của gen lạ, như các phage xâm nhập vào tế bào vi khuẩn. Khi đó tế
bào còn có cơ chế khác chống lại sự xâm nhập của DNA từ ngoài vào. Sự
hạn chế (restriction) này là nhờ các tế bào ký chủ có hệ thống enzyme nhận biết và cắt các DNA lạ (gọi là các enzyme hạn chế - restriction enzyme) trong khi các DNA tế bào chủ không bị cắt là nhờ sự cải biến (modification). Hạn chế và cải biến phổ biến ở vi sinh vật và được nghiên cứu kỹở vi khuẩn. Một mặt chúng có tác dụng đánh dấu DNA tế bào, mặt khác phân hủy DNA lạ. Hệ thống gồm hai hoạt tính enzyme trên cùng một phân tử protein hay trên hai protein riêng rẽ: hoạt tính endonuclease và methyltransferase. Các endonuclease này nhận biết một trình tự đặc hiệu dài ngắn khác nhau tùy loại enzyme và phân cắt DNA này tại vị trí hoặc cách xa điểm nhận biết đó. Do DNA của mình được methyl hóa tại các điểm adenine (tại N-6) và cytosine (tại N-5 và N-4) bởi hoạt tính methyltransferase tác dụng phân cắt của hoạt tính endonuclease bị trở
ngại.
Các endonuclease đều cắt DNA sợi đôi và có thể chia thành hai loại. Loại I nhận biết trình tự DNA đặc biệt và cắt DNA này ở xa vị trí nhận biết. Endonuclease của phage P1 thuộc loại này. Loại II nhận biết và phân cắt DNA trong trình tự nhận biết là một vùng có trình tự đối xứng quay kép (trình tự đối xứng đảo vị hay trình tự lặp ngược hướng - palindrome). Do phân cắt tại những điểm đặc hiệu tạo ra những mảnh DNA xác định nên enzyme hạn chế loại II được sử dụng trong kỹ thuật tái tổ hợp và tạo dòng gen. Bảng dưới đây giới thiệu một số enzyme hạn chế. Chú ý một số enzyme hạn chế (Eco RI, Hha I) cắt DNA hai sợi tạo ra đầu gồm một số nucleotide một sợi (đầu dính - cohesive), trong khi đó một số
enzyme hạn chế khác (Ba II, Hae III) cắt DNA hai sợi tạo ra đầu bằng (đầu tầy).