限制酶是一类能识别双链DNA分子中特定核苷酸序列的DNA水解酶。最初,限制酶是从微生物中分离纯化得到的，而现在基本都采用基因重组的方法进行生产。
20世纪60年代，阿尔伯(W.Arber)等人在研究λ噬菌体侵染大肠杆菌的机制时，发现来源于大肠杆菌K菌株的入噬菌体(简称λK)和来源于大肠杆菌B菌株的λ噬菌体(简称λB)，可以高效感染它们各自的大肠杆菌宿主菌株，但是当用λK感染B菌株或用λB感染K菌株时，其感染效率大大下降，这说明λK受到了B菌株的限制，λB则受到了K菌株的限制，这一现象称作限制。科学家还发现，当用λK感染B菌株时，即便感染效率很低，也仍然有极少数的λK感染成功，如果用B菌株繁殖出来的λK再次感染B菌株，这时λK可以像λB一样高效感染B菌株，而不会出现上述限制现象，这种现象称作修饰。宿主细胞的限制和修饰作用广泛存在于细菌中。
通过进一步研究，科学家弄清了细菌限制和修饰作用的分子机制。大肠杆菌K菌株和B菌株拥有不同的限制和修饰系统，它们受hsdR、hsdM和hsdS基因的调控。hsdR编码产生限制酶，它能识别双链DNA分子上特定的核苷酸序列并将双链DNA分子切断；hsdM编码产生DNA甲基化酶，它催化DNA分子特定位点上的碱基的甲基化反应；hsdS编码的产物能协助限制酶和DNA甲基化酶识别作用位点。大肠杆菌细胞内的DNA甲基化酶封闭了其自身DNA上能被自身所产生的限制酶识别的位点。λK和λB长期寄生在宿主细胞中，宿主细胞中的DNA甲基化酶也封闭了其DNA上能被宿主细胞所产生的限制酶识别的位点，所以大肠杆菌的限制酶不会降解自身的DNA以及长期在它体内生存的噬菌体的DNA。外来的DNA入侵时，宿主细胞中的限制酶会将其降解，但是这种降解作用并不完全，总有少数入侵的DNA能在宿主细胞中复制，并在复制过程中被宿主的DNA甲基化酶所修饰，这就是为什么B菌株繁殖出来的λK可以高效感染B菌株的原因。根据结构和功能的差异，限制酶可以分为三类：I型、II型、III型。丨型和III型限制酶的应用价值不大，II型限制酶广泛用于重组DNA技术。年，科学家首次采用硫酸铵沉淀、透析、DEAE-纤维素离子交换层析等技术，从大肠杆菌K菌株中分离、纯化出了I型限制酶。年，史密斯(H.O.Smith)等人将流感嗜血杆菌Rd菌株与同位素标记的沙门氏菌噬菌体P22的DNA一起孵育，发现这些DNA无法通过氯化铯密度梯度离心回收，说明这些DNA被细菌中的酶降解了。接着，他们利用细菌细胞粗提物消化外源DNA，发现流感嗜血杆菌的DNA溶液黏度没有变化，说明粗提物中含有某种限制酶。进一步，史密斯等人同样利用硫酸铵沉淀、透析、DEAE-纤维素离子交换层析等技术从流感嗜血杆菌中分离、纯化出了II型限制酶HindII。他们还分析了用这种限制酶切割后的DNA的末端序列，指出这段序列是一段回文序列。自此以后，分子生物学界掀起了寻找限制酶的热潮，至今已发现余种限制酶。新人教选择性必修3教师用书P,
