Khi tế bào được nuơi cấy trong trong mơi trường thích hợp, sự tăng trưởng của quần thể vi sinh vật sẽ tuân theo đường cong sinh trưởng gồm 04 pha sau đây :
a.1 Pha lag
Pha lag là giai đoạn tế bào thích nghi với mơi trường mới, tế bào tăng kích thước và trọng lượng rõ rệt do quá trình tổng hợp các chất, trước hết là các cao phân tử (protein, enzyme, acid nucleic, …) diễn ra mạnh mẽ. Trong pha này vi sinh vật khơng phân chia, tức khơng tăng số lượng. Thời gian của pha lag phụ thuộc vào tiền sử của tế bào như : tuổi, thành phần mơi trường, khả năng chịu đựng các yếu tố vật lý, hĩa học,…Chẳng hạn, người ta khơng quan sát được pha lag nếu ta chuyển các vi sinh vật đang ở pha log, tức pha sinh trưởng cực đại vào cùng mơi trường với những điều kiện nuơi cấy như nhau. Ngược lại, pha lag được quan sát khi người ta đưa những tế bào yếu vào mơi trường nuơi cấy.
a.2 Pha log
Trong pha log luơn cĩ thức ăn dư thừa xung quanh tế bào vi sinh vật. Tốc độ trao đổi chất và sinh trưởng chỉ bị giới hạn do khả năng sử dụng cơ chất của vi sinh vật. Số lượng tế bào sẽ tăng theo số mũ trong pha log :
Xt = X0 et Trong đĩ
Xt : Sinh khối hoặc số lượng tế bào ở thời điểm t X0 : Sinh khối hoặc số lượng tế bào ban đầu : Tốc độ tăng trưởng riêng (h-1)
a.3 Pha ổn định
Trong pha ổn định, tốc độ sinh trưởng của vi sinh vật giảm dần do sự thiếu hụt chất dinh dưỡng cùng với sự sản sinh và tích tụ các sản phẩm trao đổi chất độc hại. Trong pha này, số lượng tế bào mới sinh ra sẽ bằng số tế bào chết đi. Do đĩ cĩ sự cân bằng quần thể trong pha này.
a.4 Pha chết
Xảy ra khi tốc độ sinh trưởng giảm, nồng độ chất dinh dưỡng tối thiểu. Trong pha này, tốc độ phân hủy của tế bào lớn hơn tốc độ sinh trưởng. Khi vi sinh vật địi hỏi chất dinh dưỡng nhiều hơn, chúng phải trao đổi chất với chính nguyên sinh chất của chúng, dẫn đến sinh khối vi sinh vật giảm.
Trong trường hợp mơ hình động, cơ chất được đưa vào liên tục nên pha log của vi sinh vật được duy trì trong thời gian dài.