DNA序列的改變稱為突變, 這將導致相關蛋白質的序列變化. DNA上特定核苷的取代技術稱作基因定位突變法(site directed mutagenesis). 通過病酶動物將突變的基因導入微生物體內即可產生非天然蛋白. 這種方法在研究蛋白質中特定氨基酸的功能上極為有價值.

與定位突變不同, 在PCR中增加Mg2 離子可產生隨機點突變; 高鹽度降低了DNA聚合酶的再現精度. 突變頻率可由離子濃度控制. 這種方法稱作"易錯PCR".
將突變基因重組在加速產生多樣性方面較定位突變效率更高. 這種方法稱作DNA改組技術(shuffling).