DNA序列的改变称为突变, 这将导致相关蛋白质的序列变化. DNA上特定核苷的取代技术称作基因定位突变法(site directed mutagenesis). 通过病酶动物将突变的基因导入微生物体内即可产生非天然蛋白. 这种方法在研究蛋白质中特定氨基酸的功能上极为有价值.

与定位突变不同, 在PCR中增加Mg2 离子可产生随机点突变; 高盐度降低了DNA聚合酶的再现精度. 突变频率可由离子浓度控制. 这种方法称作"易错PCR".
将突变基因重组在加速产生多样性方面较定位突变效率更高. 这种方法称作DNA改组技术(shuffling).