Le mutazione genomiche o cariotipiche si verificano quando un organismo presenta dei cromosomi in più o in meno rispetto al normale. Se sono presenti interi corredi cromosomici in più o in meno si parla di euploidia aberrante; se invece è solo una parte del corredo cromosomico a essere in eccesso o in difetto, l’anomalia è chiamata aneuploidia.

Negli organismi diploidi, compresi gli esseri umani, le forme di aneuploidia più frequenti sono la mancanza di un cromosoma da una coppia di omologhi (monosomia) oppure la presenza di un cromosoma in più in una coppia (trisomia). Più raro è il caso di perdita di una coppia intera.

Il caso più frequente è la trisomia 21, chiamata sindrome di Down (▶figura 21). Questa alterazione cromosomica comporta effetti variabili comprendenti un ritardo dello sviluppo più o meno accentuato, bassa statura, problemi cardiaci e respiratori. La trisomia 21 può derivare da due cause distinte: una non-disgiunzione meiotica, oppure una traslocazione di gran parte del cromosoma 21, di solito sul cromosoma 14. Sono note altre due trisomie, la sindrome di Patau (trisomia 13) e la sindrome di Edwards (trisomia 18). In ambedue i casi, quasi nessuno dei pochi bambini che nascono supera i primi mesi di vita.

Più frequenti sono le alterazioni legate ai cromosomi sessuali, tra cui la delezione di un intero cromosoma X causa della sindrome di Turner, con nascita di femmine X0 che di norma non maturano sessualmente e che spesso mostrano malformazioni allo scheletro o agli organi interni. La corrispondente sindrome di Klinefelter deriva invece da una non-disgiunzione e porta alla nascita di maschi XXY. Il quadro di questa alterazione è meno grave, anche se a volte comporta un ritardo mentale variabile, e colpisce lo sviluppo sessuale durante l’adolescenza.