Clasa ciupercilor se imparte in patru subclase, printre care si aceea a Ascomycetelor, care formeaza spori, numiti ascospori, in interiorul unei celule cu perete gros, numita asca. Levurile care apartin din aceste subclase cuprind doua ordine divizate in mai multe familii printre care si familia Saccharomycetaceelor, in cadrul careia Saccharomyces reprezina unul din genuri. Dar nu toate levurile formeaza asce. Cele care nu formeaza asce, cum sunt levurile rotunde, sunt considerate ciuperci imperfecte (fungi imperfecti) si apartin familiei Cryptococaceelor. Reiese deci ca termenul de “levuri” nu are sens botanic si se refera la o grupa neomogena de microorganisme. Eterogenitatea botanica a levurilor face ca ele sa fie repartizate in subclase diferite de ciuperci. Totusi ele constituie o unitate destul de bine conturata.O trasatura specifica importanta, biochimica si biologica a levurilor este capacitatea lor de a produce fermentatia caracteristica a mediilor care contin zaharuri. Termenul de levuri (de la lat. levere=a ridica; de la fr. levain=aluat dospit) prin care mai sunt desemnate aceste microorganisme, reflecta efectul vizibil al actiunii lor fermentative. Drojdia reprezinta de fapt masa mare de celule rezultata din multiplicarea microorganismului, pe seama substratului nutritiv ce-l constituie produsul fermentescibil, de unde denumirea de drojdii echivalenta aceleia de levuri.

1.    Clasificarea botanica a levurilor

In anul 1687, Antonius Van Loenwenhoek, inventatorul microscopului, a fost primul microbiolog care s-a ocupat de studiul vinului si de sedimentelor diferitelor tipuri de vin. In 1970, Lodder clasifica levurile in levuri sporogene, care sunt grupate in 25 de genuri si 190 de specii, si levuri nesporogen, grupate in 12 genuri si 170 de specii. Levurile sunt denumite prin numele latin al genului, urmat de numele speciei, care poate fi al autorului sau inspirat de forma celulei (Saccharomyces oviformis, Kloeckera apiculata), sau numele locului unde levura a fost descoperita (Saccharomyces italicus, Kloeckera africana). In nomenclatura exacta se indica numele latin al genului (dupa caz al speciei), urmat de numele autorului (levuri din genul Saccharomyces (Meyen) Ress; levura Saccharomyces oviformis Osterwalder).

2.    Forma si dimensiunile celulelor

La microscop se observa marimea si forma celulelor din culturi tinere aflate in plina activitate, in mediul lichid standard. Dimensiunile celulelor din culturile tinere se masoara cu un ocular sau cu o lama micrometrica. Se noteaza, de asemenea, modul de inmultire vegetativa (inmugurire, eventual  sciziune);  felul inmuguririi (polar, multipolar); unghiul pe care il face celula-fiica cu celula-mama dand diferite arborescente. Descrierea si masuratorile sunt completate cu desen si fotografii. Pentru culturile in mediu lichid (must de struguri) se noteaza: aspectul sedimentului de levuri, formarea unui inel de suprafata, a unui voal sau a unei pelicule subtiri ori mai groase – ori a unei spume persistente. Pentru culturile pe mediu solid (must gelozat) ale levurilor se constata ca nu lichefiaza gelatina (proteoliza absenta), ci formeaza colonii gigantice – se noteaza: culoarea (alba, galbena, roz) suprafata lucioasa sau mata, neteda sau zbarcita, forma particulara, marimea. Acest test nu este intotdeauna absolut reproductibil si din aceasta cauza are un rol secundar in diferentiere si identificare.

3.    Fermentarea diferitelor zaharuri

Proprietatea de a face sa fermenteze diferite glucide depinde de prezenta in celula a unor enzime specifice si este deci un caracter stabil al levurii ce poate servi drept baza la clasificare. Kudreavtzev si colab. (1947) au sugerat chiar urmatoarele criterii de clasificare a levurilor: grupa 1 – fermenteaza numai monozaharide (exemplul Saccharomyces globosus); grupa 2 – fermenteaza mono- si dizaharidele (exemplu Saccharomyces ellipsoideus); 3 – fermenteaza mono-, di si trizaharidele (exemplu Saccharomyces carlbergensis); 4 – fermenteaza mono-, di si trizaharidele si dextrinele de greutate moleculara mica (exemplu Schizosaccharomyces pombe).

 
4.    Morfologia si structura interna a levurilor

Definita ca cea mai mica unitate de materie vie care poate exista in mod independent si poate sa se reproduca, celula este o masa de protoplasma limitata in spatiu de un perete sau de o membrana celulara si poseda un nucleu. Ea se caracterizeaza in primul rand prin forma, marime si structura interna.
Forma celulelor de levuri, controlata genetic, variaza destul de mult in functie de mediu, varsta etc.; polimorfismul este pronuntat dar predomina obisnuit forma tipica genului si speciei: elipsoidala, ovaalara, sferica, apiculata, alungita, filamentoasa, etc.
Marimea celulelor este diferita variind de la 2-3µ pana la 20-25µ lungime, raportul intre lungime si latime fiind in general tipic speciei.
Structura interna curpinde urmatoarele elemente:
-    Peretele celular: element de structura interna care raspunde de forma specifica celulei, alcatuit din mai multe straturi, este constituit din polimeri de glucoza si de manoza, proteina si chitina. Intre copolimeri proteina-manani si proteina-glucani, legati structural prin intermediul glucozamidei, au fost puse in evidenta legaturi –S-S-. La nivelul peretelui celular isi au sediul unele sisteme enziamtice hidrolizante (de exemplu invertaza) sau care participa la transportul diferitelor substante in celula (permeaze). Aceste sedii ar fi localizate in anumite zone ale peretelui si s-ar afla in spatiul dintre perete si membrana citoplasmatica, sau chiar in straturile peretelui.
-    Membrana citoplasmatica: structura ce separa peretel celular de continutul celular, la care adera foarte intim si de care nu se desprinde decat printr-un soc osmotic; este groasa de cca 80 Ao fiind alcatuita din trei straturi, unul intern si unul extern, mai dense, si un strat intermediar, mai clar. Ea este constituita din lipoproteine, liponucleoproteine, polizaharide si compusi ai calciului. Pe suprafata externa a membranei celulare s-a observat prezenta unor particule in aranjament hexagonal constituite din manani si proteine, lipsite de activitate enzimatica. Ele intervin ca unitati in reteaua peretelui celular si sunt in stransa legatura cu structurile fibrilare de glucan. Se presupune ca al nivelul membranei externe citoplasmatice s-ar produce polimerizarea glucozei in glucan, constituent de baza al peretelui celular.
-    Citoplasma: constituita din apa, proteine glucide, acizi nucleici etc., este incolora, cu o reactie neutra sau usor alcalina si ocupa cea mai mare parte a din celula. La celulele tinere, la care se observa curentii citoplasmatici cu miscari circulare si contractionale, citoplasma are un aspect omogen, pe cand la cele batrane, este neomogena, cu o vascozitate mai mare si refringenta datorita vacuolelor si incluziunilor. Citoplasma este locul unde in conditii de anaerobiozase desfasoara cea mai mare parte a metabolismului energetic (fermentatia). Ea poseda o organizatie complexa si contine diferite structuri, de doua categorii: organite si incluziuni. Organitele sunt structuri specializate ale citoplasmei care fac parte din materialul viu al celulei: reticul endoplasmatic, ribozomi, aparatul Golgi, mitocondriile. Incluziunile citoplasmatice sunt structuri prezente in citoplasma, prevazute cu membrana, dar care nu fac parte din materia vie; ele sunt constituite in primul rand din substante alimentare stocate. De asemenea, in citoplasma se observa vacuole si nucleul celulei.
-    Nucleul: in celula reprezinta structura cu rolul fundamental in ereditate si in reglarea sintezei proteinelor si acizilor nucleici; el apare la microscop de culoare mai deschisa decat citoplasma, cu aspect granular, de forma usor oval-alungita, deosebindu-se astfel de vacuole, de obicei sferice. Cu un diametru de cca 2µ, nucleul este inconjurat de o membrana dubla, in grosime totala de 350-500Ä, care este strapunsa  pe intreaga ei suprafata de cca 200 de pori circulari, largi, cu diametrul de 800-900Ä, ce servesc la trecerea de material intre nucleu si citoplasma. Masa de nucleoplasma a nucleului in repaos are o reactie neutrala – usor acida. Sarac in enzime respiratorii, nucleul levurii isi procura energia sa anabolica din substante bogate in energie cu care il aprovizioneaza citoplasma. In ceea ce priveste structura interna a nucleului, opiniile cercetatorilor sunt inca foarte diferite.

5. Compozitia chimica a levurilor

Levurile au o compozitie chimica foarte variabila dupa specie, mediu de cultura, varsta. Cantitatile de substante continute in masa de celule provin si sunt extrase in totalitate din mediul (mustul) in care acestea s-au format; se pare ca la unele levuri (peliculare)ele se formeaza si prin asimilarea azotului din ser. Levurile sunt constituite in principal din apa (70-75%), substante azotate, glucide, lipide, substante minerale, vitamine, enzime, precum si din alte substante, in proportii mai mici.
Apa se gaseste in stare libera, mai alesin citoplasma, si ca apa inseparabilade microstructura celulei, legata prin forte fizico-chimice de diferiti constituenti celulari ce intra in structura celulei. Din punct de vedere din punct de vedere al continutului in apa deosebirea dintre celula vegetativa si spor este de ordin calitativ, nu cantitativ, in sensul ca la spori apa este “legata” intr-o masura mai mare de constituentii celulari; de aici decurge si rezistenta mai mare a sporilor la temperaturi ridicate.
Substantele azotate sunt bine reprezentate in celula de levura. Continutul in azot total (N) al acesteia este de 4,8 – 12 % din substanta uscata, ceea ce reprezinta 30-75%exprimat ca proteine (Nx6,25). Azotul se gaseste in celula sub forma de macromolecule si de molecule simple. Proteinele sunt constituenti azotati cei mai abundenti cu viteza de reinnoire foarte mica; ele contin toti aminoacizii naturali.
In afara de proteinele simple, in celula se mai gasesc si heteroproteide (glucoproteide, lipoproteide). Aproape jumatate din proteine functioneaza ca enzime, iar restul au rol structural.
Acizii nucleici sunt dstribuiti inegal in celula: ARN care se gaseste mai ales in citoplasma, predomina fata de ADN, localizat in nucleu.
Lipidele reprezentate de trigliceride, glicerofosfatide si sterolii (de exemplu ergosterol)constituie , ca substante rezerve cu inalt nivel energetic, 2-5% din greutatea substantei uscate a celulelor de levuri. Acumularea lor in celulele batrane este un semn de degenerescenta. La unele specii (Torulopsis lipofera) si in anumite conditii de cultura, proporti de lipide poate ajunge la 50%.
Substantele minerale se gasesc in proportie de 5-10% din substanta uscata a celulei. Componentii principali ai substantelor minerale sunt fosforul (cca. 50%) si potasiul (cca. 25%), restul fiind reprezentat de magneziu, calciu, fier, sulf, siliciu, clor si altele. Aceste elemente se gasesc fie in combinatii anorganice sau intra in compozitia unor substante organice, aflandu-se deci ca electroliti in solutie sau sub forma de complexe coloidale.
Echipamentul enzimatic al levurilor este foarte complex, numarul tipruilor de enzime, limitat, ca la toate fiintele vii, de numarul determinantilor genetici cuprinsi in genomul celulei, este la aceste microorganisme deosebit de mare, fapt care explica activitatea lor fiziologica intensa si variata.
In celula vie a levurilor se sintetizeaza enzime extracelulare (exoenzime), in general hidrolaze, de obicei eliberate in mediu, si enzime intracelulare (endoenzime), ce raman in celula, din care unele pot fi eliberate usor prin zdrobirea mecanica a celulei (enzime solubile)pe cand altele (enzime “particulate”) raman fixate pe constituentii insolubili ai structurii pe care se afla in celula (membrana celulara, mitocondrii).  

6.    Reproducerea levurilor

Levurile se pot inmulti pe cale asexuata – prin inmugurire sau prin diviziune directa – si pe cale sexuata – prin conjugare.
Inmugurirea este un proces initiat de un semnal chimic emis la nivelul reticulului endoplasmatic, care se declanseaza imediat ce mediul este bogat in hrana si temperature prielnica; el incepe cu deplasarea treptata a nucleului catre peretele cellular dupa care se produce o alungire si apoi divizarea lui. In locul de contact are loc o evaginare a peretelui care este strapuns prin deplasarea de masa protoplasmatica, iar pe suprafat celulei se formeaza un muguras ce se mareste repede si care este celula-fiica. Pe masura cresterii sale se produce strngularea deschiderii din peretele celulei-mama, ajungand-se curans la inchiderea totala a acesteia. Inmugurirea este denumita polara dupa cum noua celula se formeaza la una sau la doua din extremitatile celulei-mama, sau la oricare loc pe suprafata acesteia. Noua celula se desprinde apoi de celula ei de origine si curand formeaza la randul ei muguri. Cand celulele-fiice nu se desprind ci raman atasate, iar inmugurirea continua atat pe celula-mama cat sip e celulele-fiice – pot sa formeze grupuri “arborescente” in formatii pseudomiceliene ca la “levurile inalte” folosite in industria berii. In fermentatia mustului de struguri celulele fiice se izoleaza, element characteristic “levurilor joase”.
Diviziunea directa este asemanatoare cu cea de la bacterii si reprezinta un mod de reproducere asexuata characteristic levurilor din genul Schizosaccharomyces (denumite si levuri de fuziune). Procesul incepe cu alungirea celulei, dupa care nucleul se divide, cu cei doi nuclei formati migrand spre extremitatile celulei. Prin formarea unei sept transversal in mijlocul celulei-mama se petrece separarea celor doua celule-fiice – care se pot desprinde una de alta, sau pot ramane legat, dand nastere astfel la unui pseudomiceliu.
    Evolutia unei culturi de levuri prin diviziune directa cuprinde urmatoarele etape:
-    Faza de latent: dupa inoculare numarul celulelor ramane neschimbat sau chiar scade;
-    Faza de multiplicare exponentiala: cresterea in progresie aritmetica a numarului de cellule ca si a cantitatii de materie vie formata;
-    Faza de stationare: numarul celulelor viabile este maxim si ramane constant perioada de timp;
-    Faza de declin: scadere in progresie geometrica in raport cu timpul a numarului de celule vii, datorita a mortii a tot mai multor celule.
Conjugarea reprezinta un process complex care se desfasoara in forme diferite de al un gen la altul. Desfasurarea sa in modul cel mai simplu, intainit la levurile din genul Saccharomyces, implica in primul rand unirea prin conjugare a doua celule, morfologic identice dar cu polarizare sexual diferita (semn + si semn -), ceea ce le confera functia de gameti; dezagregarea peretilor celulari in zona de alipire a celor doua celule determina, prin fuzionarea continutului celular, formarea uneia singure, care reprezinta un zigot. Aceasta celula-zigot se poate se poate multiplica in continuare prin inmugurire, sau se poate transforma intr-o asca in interiorul careia se formeaza obisnuit patru spori, la randul lor capabili sa germineze, fie dupa eliberarea lor in mediul extern, fie chiar in interiorul ascai. Semnul sporilor este sub control monogenetic.
Cu respect,
Aurelian Lupu