Mikroorganizmalar, uygun besi yeri ve çevresel koşullar altında, türlerine özgü bir süratle ürerler. Koşulların uygunluğu devam ettiği sürece, buna paralel olarak çoğalma da sürekli olur. Ancak, laboratuvarlarda, mikroorganizmaları üretmede sınırlı miktarda besi yerleri kullanıldığından, mikropların üremeleri kısıtlanır. Mikroplar üredikçe, ortamdaki gıda maddeleri azalır ve tükenir. Optimal koşulların değişmesi (pH, osmotik basınç, oksijen, yüzey gerilimi, vs.) ve besi yerinde toksik metabolitlerin birikmesi, miktarı az olan besi yerinde üremeyi kısa bir süre sonra baskılar ve durdurur. Örn, her 20 dakikada bir defa bölünerek üreyen E. coli hücresinden, uygun koşullar devam ettiği sürece 48 saat içinde 2¹¹⁴ (veya 2.2x10⁴³) hücre meydana gelir.

Yukarıda bildirilen nedenlerle üremenin kısıtlanacağı, aynı zamanda her hücrenin tekrar bölünme olasılığının sınırlanacağını ve her mikrop için bölünme süresinin 20 dakika olmayacağını düşünülürse, bildirilen rakamlara ulaşmanın güçlüğü ortaya çıkar.

Bölünme başlamadan önce, bakteri, iki kardeş hücreye yetecek kadar enzimleri, gerekli diğer organik ve inorganik maddeleri hazırlar ve biriktirir. Bu işlemler yapılırken hücre içinde özellikle nukleer bölgede bir organizasyon görülür. Toplu halde bulunan nukleus orta bölgede uzamağa başlar. Nukleus sitoplasmik membrandaki özel yere (muhtemelen mesosom) bağlanarak replikasyona başlar. Replikasyon tamamlanınca, hücre duvarından içeri doğru ve karşılıklı olarak bir septum oluşumu görülür.

Watson Crick modeli DNA yapısı (çift iplikçikli ve sarmal, dupleks) replikasyonun, semi-konservatif bir şekilde olabileceğini ifade eder. Bu görüşe göre, her bir iplikçik, kendine komplementer olan diğer yeni iplikçiğin sentezlenmesinde, kalıp ödevini görür. Replikasyon genellikle, sabit ve belli bir yerden başlayarak diğer uca doğru gider. İplikçikler birbirinden ayrılırken, karşılarında, birbirini tamamlayan ve homolog olan yeni iplikçik sentezlenmeye başlar ve bu işlem, tüm iplik ayrılıncaya dek devam eder. Böylece DNA replike olur ve oluşan çift iplikçiklerden biri (ki bunda parental DNA'dan da bir iplikçik vardır) kardeş hücreye geçer, diğeri ise parental hücrede kalır. Bu nedenle F₂ generasyonda, çift iplikçikte bir tane orijinal ve bir tanede yeni sentezlenen iplikçik bulunur.

E. coli 'de kromozom sirküler şekildedir. Tam bir duplikasyon için 20-30 dakika geçmekte ve heliks bu süre içinde açılmaktadır. DNA, her 3.4 nm uzunlukta bir büküme sahip olduğu düşünülürse ve bir kromozomun da, bakteri türüne göre değişmek üzere, ortalama 1 mm. uzunlukta olabileceği hesaba katılırsa, bir bölünme süresi (20-30 dakika) içinde, DNA'nın ne kadar hızla açılması gerekeceği ortaya çıkar. DNA bir taraftan açılırken diğer taraftan da sentezlenen yeni iplikçik nedeniyle tekrar heliks formunu almakta ve kapanmaktadır. Bu açılma işlemi, düz veya lineer yapıda olanlarda veya sirküler olmayan kromozomlarda çok daha basitçedir. Yapılan çalışmalarda, DNA iplikçiklerinin birinde başlatma yerinin (replikatör) bulunduğunu ve daima da buradan açılmaya başladığını ve sona doğru ulaştığını ortaya koymuştur. Replikasyonu başlatan ve heliksi açan özel proteinler de bulunmaktadır (helikase).

Genetik kontrol altında bulunan DNA replikasyonu bazı hallerde bozulabilir. DNA 'nın replikasyonu tamamlanınca septum oluşumunun gecikmesi veya replikasyon çatalının fazla olması hallerinde iki adet çekirdek bulunabilir. Ancak bu durum çok nadiren meydana gelir.