1962 г. Ф. Боллум обнаружил в тимусе теленка необычный фермент, названный конце­вой дезоксинуклеотидилтрансферазой, или тер­минальной трансферами. Данный фермент ка­тализирует последовательное присоединение дезоксинуклеотидов к З-ОН-концу молекулы ДНК. Субстратом терминальной трансферазы при использовании в качестве кофактора ионов Mg2+ является одноцепочечная ДНК с З-ОН  концом или двухцепочечная ДНК с выступаю­щим одноцепочечным З-ОН-концом. При ис­пользовании в качестве кофактора ионов Со2+ этот фермент может катализировать присоеди­нение дезоксинуклеотидов к З-ОН концу двух­цепочечной ДНК с тупыми концами или даже к З-ОН-концу двухцепочечной ДНК с высту­пающим одноцепочечным 5-р-концом. При введении в реакцию, направляемую терминаль­ной трансферазой, лишь одного типа дезокси­нуклеотидов образуются молекулы ДНК, имею­щие гомополимерные одноцепочечные З-концы. Таким же образом можно достроить другим молекулам ДНК гомополимерные 3-концы, комплементарные первым. Смешение получен­ных препаратов ДНК при определенных усло­виях может приводить к формированию гиб­ридных молекул ДНК. Именно с помощью кон­цевой дезоксинуклеотидилтрансферазы в 1972 г. был выполнен первый эксперимент по реком­бинации молекул ДНК in vitro. Поли(А)-полимераза Е. Данный фермент, открытый А. Сиппелом в 1973 г., катализирует присоединение к сво­бодному З’-ОН-концу одноцепочечных молекул РНК последовательностей: 5 полимераза находит применение при подготовке молекул РНК к копированию с них комплементарных ДНК . Этот фермент можно использовать и для введе­ния радиоактивной метки в 3-конец РНК. Кроме рассмотренных выше, в эксперимен­тах по клонированию фрагментов ДНК и ана­лизу структуры гибридных ДНК используют большой набор других ферментов нуклеиново­го обмена. К ним относятся полинуклеотидкиназа, щелочная фосфатаза, 5-экзонуклеаза фа­га А, экзонуклеаза III Е. coli, рибонуклеазы, ме­тилазы и др. Все используемые при конструировании гибридных молекул ДНК ферменты должны быть высокоочшценными, так как даже незна­чительные посторонние нуклеазные загрязне­ния могут приводить к побочным реакциям и резко снижать эффективность получения це­левых генетических конструкций. Поэтому изу­чение ферментов, разработка методов их глубо­кой очистки, а также поиск новых ферментов, специфически действующих на нуклеиновые кислоты, активно продолжаются. Важной об­ластью исследований, которой не всегда уделя­ется должное внимание, является оптимизация условий культивирования микроорганизмов - продуцентов ферментов нуклеинового обмена. В ряде лабораторий показано, что, оптимизируя параметры процесса культивирования путем применения методов математического планиро­вания эксперимента, можно повысить удельный выход этих ферментов в десятки раз. В совокупности многочисленные фермен­ты, имеющие в качестве субстрата катализируе­мых ими реакций нуклеиновые кислоты, со­ставляют биохимическую базу экспериментов по конструированию in vitro и анализу гибрид­ных молекул ДНК.