外源ＤＮＡ片段和線狀質(zhì)粒載體的連接，也就是在雙鏈ＤＮＡ５"磷酸和相鄰的3"羥基之間 形成的新的共價(jià)鏈。如質(zhì)粒載體的兩條鏈都帶5"磷酸，可生成４個(gè)新的磷酸二酯鏈。但如果質(zhì)粒ＤＮＡ已去磷酸化，則吸能形成２個(gè)新的磷酸二酯鏈。在這種情況下產(chǎn)生的兩個(gè)雜交體分子帶有２個(gè)單鏈切口，當(dāng)雜本導(dǎo)入感受態(tài)細(xì)胞后可被修復(fù)。相鄰的５"磷酸和３"羥基間磷酸二酯鍵的形成可在體外由兩種不同的ＤＮＡ連接酶催化，這兩種酶就是大腸桿菌ＤＮＡ連接酶和Ｔ４噬菌體ＤＮＡ連接酶。實(shí)際上在有克隆用途中，Ｔ４噬菌體ＤＮＡ連接酶都是的用酶。這是因?yàn)樵谙鲁练磻?yīng)條件下，它就能有效地將平端ＤＮＡ片段連接起來。
ＤＮＡ一端與另一端的連接可認(rèn)為是雙分子反應(yīng)，在標(biāo)準(zhǔn)條件下，其反應(yīng)速度*由互相匹配的ＤＮＡ末端的濃度決定。不論末端位于同一ＤＮＡ分子（分子內(nèi)連接）還是位于不同分子（分子間連接），都是如此。現(xiàn)考慮一種簡單的情況，即連接混合物中只含有一種ＤＮＡ，也就是用可產(chǎn)生粘端的單個(gè)限制酶切割制備的磷酸化載體ＤＮＡ。在瓜作用的底物。如果反應(yīng)中ＤＮＡ濃度低，則配對的兩個(gè)末端同一ＤＮＡ分子的機(jī)會(huì)較大（因?yàn)椋模危练肿拥囊粋€(gè)末端找到同一分子的另一末端的概率要高于找到不同ＤＮＡ分子的末端的概率）。這倦，在ＤＮＡ濃度低時(shí)，質(zhì)粒ＤＮＡ重新環(huán)化將卓有成效。如果連接反應(yīng)中ＤＮＡ濃度有所增高，則在分子內(nèi)連接反應(yīng)發(fā)生以前，某一個(gè)ＤＮＡ分子的末端碰到另一ＤＮＡ分子末端的可能性也有所增大。因此在ＤＮＡ濃度高時(shí)，連接反的初產(chǎn)物將是質(zhì)粒二聚體和更大一些的寡聚體。Dugaiczyk等(1975;同時(shí)參見Bethesda Res,Lab.出版的Focus第2卷，第２、３期合刊)從理論上探討了ＤＮＡ濃度對連接產(chǎn)物性質(zhì)的影響。簡而言之，環(huán)化的連接產(chǎn)物與多聯(lián)體連接產(chǎn)物的比取決于兩個(gè)參數(shù)：j和i。j是ＤＮＡ分子的一個(gè)末端在同一分子的另一末端附近的有效濃度，j的數(shù)值是根據(jù)如下一種假設(shè)作出的：沉吟液中的ＤＮＡ呈隨機(jī)卷曲。這樣，j與ＤＮＡ分子的長度成反比（因?yàn)椋模危猎介L，某一給定分子的兩末端的越不可能相互作用），因此j對給定長度的ＤＮＡ分子來說是一個(gè)常數(shù)，與ＤＮＡ深度無關(guān)。j＝[3/(3πl(wèi)b0)]3/2其中l(wèi)是ＤＮＡ長度，以cm計(jì)，b 是隨機(jī)卷曲的ＤＮＡ區(qū)段的長度。b的值以緩沖液的離子強(qiáng)度為轉(zhuǎn)移，而后者可影響ＤＮＡ的剛度。
i是溶液中所有互補(bǔ)末端的深度的測量值，對于具有自身互補(bǔ)粘端的雙鏈dna而言，i=2NoMx10-3末端/ml這里Ｎo是阿佛伽德羅常數(shù)，Ｍ是ＤＮＡ的摩爾濃度（單位：mol/L）。理論上，當(dāng)j=i時(shí)，給定ＤＮＡ分子的一個(gè)末端與同一分子的另一末端，以及與不同分子的末端相接觸的可能性相等。因而在這樣的條件下，在反應(yīng)的初始階段中，環(huán)狀分子與多聯(lián)體分子的生成速率相等。而當(dāng)j>i時(shí)，有利于重新環(huán)化；當(dāng)i>j，則有利于產(chǎn)生多聯(lián)體。圖1.9顯示了ＤＮＡ區(qū)段的大小與連接反應(yīng)混合物中j:i之比分別為0.5、1、2和5時(shí)所需ＤＮＡ濃度之間關(guān)系（Ｄugaiczyk等， 1985）。 現(xiàn)在考慮如下的連接反應(yīng)混合物：其中除線狀質(zhì)粒之外，還含有帶匹配末端的外源ＤＮＡ片段。對于一個(gè)給定的連接混合物而言，產(chǎn)生單體環(huán)狀重組基因組的效率不僅受反應(yīng)中末端的濃度影響， 而且還受質(zhì)粒和外源ＤＮＡ末端的相對濃度的影響。當(dāng)i是j的２－３倍（即末端的濃度足以滿足分子間連接的要求，而又不致引起大量寡聚體分子的形成時(shí)）外源ＤＮＡ末端濃度的２倍時(shí)，有效重組體的產(chǎn)量可達(dá)到zui大。這些條什下，連接反應(yīng)終產(chǎn)物的大約40％都是由單體質(zhì)粒與外源ＤＮＡ所形成的嵌合體。當(dāng)連接混合物中線瘃質(zhì)粒的量恒定（j:i=3）而帶匹配末端的外源ＤＮＡ的量遞增時(shí)，這種嵌合體在連接反應(yīng)之末的理論產(chǎn)量。
