DNA的切割与拼接
把所需的DNA片段从包含它的DNA大分子中切下，再插到载体的一定位置，是遗传工程的先决条件，也是最重要的部分。有关理论和技术是20世纪70年代发展起来的，是20世纪生物学甚至整个科学领域最重大的突破之一。没有特殊的分子“手术刀”，就不可能把DNA片段取出，也不可能在载体或其他接受者的DNA链上打开缺口，那么构建杂种DNA分子也就无从谈起。所幸的是，人们找到了这种手术刀，这就是在一些细菌中发现的限制性核酸内切酶II（现在简称DNA内切酶）。顾名思义，这是一类在核酸内部而不是在两端进行切割的酶，而且它对切口的位置（切点）有所限制，每一种内切酶都极其严格地在双链DNA的特殊位置进行切割，分毫不差，这一位置就叫作该酶的识别序列或切点。切点一般由4～6个碱基组成。各内切酶切点都有其特定的碱基组成和碱基顺序。所需的DNA和载体DNA，如果用同一种内切酶进行切割，就会形成相同位置的切口，这样将两者拼接起来就比较容易。还需说明的是，内切酶是对DNA的两条链进行切割的，而两条链又有严格的互补关系，故造成的碴口有所不同。有些酶在识别序列上进行不对称切割，于是在两条链上造成错碴（叫作黏端）；而另一些酶进行对称切割，则造成齐碴（叫作平端）。错碴者自然比齐碴者易于拼接起来。例如有下面一个双链DNA分子（每一字母是一个碱基）：
CTAGCATTGGAATGGATCCGTTAACGTTAAA
GATCGTAACCTTACCTAGGCAATTGCAATTT
如果用内切酶BamHI进行切割，由于BamHI的识别序列是GGATCC，并造成黏端，结果如下所示（箭头示切割点）：
CTAGCATTGGAATG
GATCCGTTAACGTTAAA
GATCGTAACCTTACCTAG
GCAATTGCAATTT
于是就形成下面两段双链DNA：
第一段 CTAGCATTGGAATG……
GATCGTAACCTTACCTAG……
第二段 GATCCGTTAACGTTAAA
GCAATTGCAATTT
两条链中的黑体字母为酶的切点。由此可见，这种酶在两条链上切割的结果造成了错碴。如另一双链DNA分子也用此酶进行切割，也会造成同样的碴口，而且这两个分子的碴口又有碱基互补，所以将两者拼接起来就没有很大的困难。
如果用造成平端的、识别序列为GTTAAC的内切酶HpaI进行切割，即
CTAGCATTGGAATGGATCCGTT
AACGTTAAA
GATCGTAACCTTACCTAGGCAA
TTGCAATTT
于是形成下述两段序列：
第一段 CTAGCATTGGAATGGATCCGTT……
GATCGTAACCTTACCTAGGCAA……
第二段 AACGTTAAA
TTGCAATTT
如果另一双链DNA分子也用HpaI进行切割，也会造成相同的平端。这两种分子拼接起来就比黏端者困难一些，但也能拼接，而且因为没有错碴，故可以随意在平端处加上所需的合成序列。
我们能否给DNA加上原先没有的内切酶识别序列呢？自然可以，而且这样做有很多好处，最大的好处是增加了被各种内切酶切割的机会，因此即使给、受双方DNA原先没有共同切点，也无须忧虑能否构成杂种分子。解决的办法是，先用各自有切点的内切酶把DNA切开，如果造成的是齐碴就好办了；若是错碴，便须请只切单链核酸的外切酶帮忙（如请外切酶S1），将碴口削平，然后再拼接上人工合成的、含有多酶切点的“接头”（人工合成的短核苷酸序列）。
两种DNA分子被切开后，彼此如何接在一起，是另一要害问题。正如建房时，砖块之间或砖层之间须用水泥黏合一样，两分子之间的拼接也需要“黏合剂”。T4噬菌体的DNA连接酶就是这种“黏合剂”。DNA连接酶既可以拼接错碴的DNA，又可以拼接齐碴的DNA，还可拼接各种“接头”。根据人的喜恶，通过遗传工程，我们便可随心所欲地将所需的基因组合在一起，从漫无目标的“无控状态”开始跃进到“可控状态”。现在，我们可以把构建杂种DNA分子的过程概括为下述简单图式。
杂种DNA分子构建简图