As leveduras são fungos unicelulares de formato esférico, amplamente encontrados na natureza e que apresentam capacidade de fermentar açúcares em diferentes meios, tendo como produtos finais o etanol e dióxido de carbono. Dentre estas, destaca-se a espécie Saccharomyces cerevisiae que é considerada a levedura mais estudada por ser atrativa industrialmente, sendo muito utilizada na panificação, na fabricação de bebidas como, cervejas, vinhos e destilados e na produção de bioetanol.
O genoma de S. cerevisiae foi o primeiro genoma eucarioto a ser completamente sequenciado, sendo composto por 16 cromossomos e mais de 13 milhões de bases, tornando-se acessível para estudos de genômica comparativa, técnicas de clonagem e engenharia genética. Atualmente é possível obter qualquer um dos aproximadamente 6.000 genes de S. cerevisiae substituídos por alelos mutantes ou completamente silenciados no seu genoma.
S. cerevisiae apresenta crescimento em presença de várias fontes de carbono, como glicose, galactose, entre outras. A sua multiplicação e divisão ocorre por brotamento, em que a célula mãe forma uma protuberância (broto) na sua superfície externa. À medida que o broto se desenvolve, ocorre a divisão nuclear com formação da parede celular e finalmente separação das células ou divisão direta. Normalmente, cepas haploides laboratoriais possuem tempo de geração de aproximadamente 90 minutos em meio de cultivo YPD (extrato de levedura, peptona e glicose) e em temperatura ótima de 30 Cº. Mas podem apresentar tempo de duplicação significativamente menor em condições especiais de controle de pH, adição de nutrientes e em sistema de aeração.
O ciclo de vida de S. cerevisiae ocorre por multiplição, cruzamento e divisão por meiose, esses processos dependem da disponibilidade de nutrientes. Em presença de nutrientes (por exemplo, uma fonte de carbono fermentável) ocorre a mitose com consequentes clones de leveduras diploides (2n) e em ausência de nutrientes as células sofrem meiose e esporulam, formando os ascos contendo esporos haploides (n).
O cruzamento entre as leveduras é determinado por alelos de um único locus, conhecido como MAT, que determina o fator de acasalamento (mating type), assim as leveduras apresentam MATa ou MATα ou MATa/α. As células haploides MATa ou MATα liberam feromônios, denominados Fator a e α, respectivamente, o que não ocorre em células diploides (MATa/α). Esses feromônios possuem receptores específicos, sendo que o Fator a se liga ao receptor Ste2 p, presente na parede das células vizinhas (MATα) e o fator α se liga ao receptor Ste3 p, presente somente na parede das células MATa. Os feromônios facilitam o processo de acasalamento induzindo a formação de aglutininas de superfície celular promovendo a fusão das células de mating opostos, desencadeando a formação de "shmoos" que consiste no alongamento da fusão dessas células. Essa fusão origina células diploides (a/α) que não respondem a feromônios.
Os ciclos de vida das leveduras são classificados como homotálico ou heterotálico, como mostrado na figura anterior. O ciclo heterotálico ocorre em leveduras que possuem fatores de acasalamento compatíveis, sendo estáveis em cepas haploides e diploides (Painel A). As linhagens de leveduras que possuem ciclo homotálico, apresentam fase diploide estável, mas as células haplóides possuem capacidade de trocarem seus tipos de fatores de acasalamento (mating type), apresentando mating oposto ao de origem, sendo capazes de cruzarem ente si, tornando-se diploides (Painel B). Essa capacidade de trocar o mating type decorre do fato dessas leveduras apresentarem o gene HO ativo. O gene HO codifica uma endonuclease responsável pela conversão do MATa para Matα ou vice versa, permitindo as células haploides cruzarem entre si.