L’intera molecola del DNA si può spezzare e ricongiungere, alterando totalmente la sequenza dell’informazione genetica. Tali mutazioni cromosomiche, in genere prodotte da agenti mutageni o da grossolani errori nella duplicazione dei cromosomi, possono essere di quattro tipi:

1. Una delezione rimuove parte del materiale genetico (▶figura 20A). Le sue conseguenze possono essere gravi come quelle delle mutazioni per scorrimento della finestra di lettura, a meno che non riguardi geni non indispensabili o sia mascherata dalla presenza, nella stessa cellula, di alleli normali dei geni andati persi. È facile immaginare un meccanismo capace di produrre una delezione: una molecola di DNA si spezza in due punti e le due porzioni estreme si ricongiungono lasciando fuori il segmento di DNA intermedio.
2. Una duplicazione si può verificare in contemporanea con una delezione (▶figura 20B). Se i cromosomi omologhi si rompono in due punti diversi e poi ciascuno si va ad attaccare al pezzo dell’altro, si ha insieme una delezione e una duplicazione: uno dei due cromosomi sarà privo di un segmento di DNA (delezione), mentre l’altro ne conterrà due copie (duplicazione).
3. Anche un’inversione può essere il risultato della rottura di un cromosoma, seguita da un ricongiungimento errato. Un segmento di DNA può staccarsi e reinserirsi nello stesso punto del cromosoma, ma «girato al contrario» (▶figura 20C). Se il punto di rottura contiene parte di un segmento di DNA che codifica una proteina, la proteina risultante sarà profondamente alterata e quasi certamente non funzionante.
4. Si ha una traslocazione quando un segmento di DNA si distacca dal proprio cromosoma e va a inserirsi in un cromosoma diverso. Al pari delle mutazioni concernenti una duplicazione e una delezione, le traslocazioni possono essere reciproche, come nella ▶figura 20D, o non reciproche. Spesso le traslocazioni portano a una duplicazione o a una delezione e, qualora alla meiosi ostacolino il normale appaiamento dei cromosomi, possono provocare sterilità.