概述
操縱子學說乳糖可作為培養大腸桿菌的能源。大腸桿菌能產生一種酶（叫做“半乳糖苷酶”），能夠催化乳糖分解為半乳糖和葡萄糖，以便作進一步的代謝利用。編碼半乳糖苷酶的基因（簡稱z）是一個結構基因（structural gene）。這個結構基因與操縱基因共同組成操縱子。操縱基因受一種叫作阻遏蛋白的蛋白質的調控。當阻遏蛋白結合到操縱基因之上時，乳糖會起誘導作用，它與阻遏蛋白結合，使之從操縱基因上脫落下來。這時，操縱基因開啟，相鄰的結構基因也表現活性，細菌就能分解並利用乳糖了，這樣，乳糖便成了誘導半乳糖苷酶產生的誘導物。
大腸桿菌的乳糖操縱子是一個十分巧妙的自動控制系統：當培養基中含有充分的乳糖，同時不含葡萄糖時，細菌便會自動產生半乳糖苷酶來分解乳糖，以資利用。當培養基中不含乳糖時，細菌便自動關閉乳糖操縱子，以免浪費物質和能量。
啟動基因
60年代中期，在操縱子中還發現了另一個開關基因，稱為啟動基因（promoter）。啟動基因位於操縱基因之前，二者緊密相鄰。啟動基因由環腺苷酸（cAMP）啟動，而環腺苷酸能被葡萄糖所抑制。這樣，葡萄糖便通過抑制環腺苷酸而間接抑制啟動基因，使結構基因失活，停止合成半乳糖苷酶。
由此可知，結構基因同時受兩個開關基因——操縱基因與啟動基因的調控。只有當這兩個開關都處於開啟狀態時，結構基因才能活化。當培養基中同時存在葡萄糖和乳糖時，葡萄糖通過抑制環腺苷酸而間接抑制啟動基因，並進而抑制結構基因，使細菌不產生半乳糖苷酶。這種情況下，細菌便會自動優先利用葡萄糖，因為葡萄糖果是比乳糖更好的能源。
1969年，貝克維斯（J·R·Beckwith）從大腸桿菌的DNA中分離出乳糖操縱子，完全證實了雅可布和莫諾的模型。
在啟動基因發現之前，莫諾和雅可布的操縱子模型中，直接對結構基因起操縱作用的開關基因，僅有一個操縱基因。因此，有人開玩笑說：“半個操縱子就可以得諾貝爾獎”。對某一項成就，人們如果說它的一半就可以實現某種重要作用，就表明這項成就的偉大。我國北宋時代的名臣趙普就有“半部論語就可以治天下”的名言，由此也可見操縱子學說的巨大意義。
操縱子模型
操縱子學說DNA元件是DNA上一段順序，它不能轉變成任何其它的形式，但它作為一種原位（in situ）順序具有特殊的功能。由於它只能作用同一條DNA，因此稱順式作用元件（cis-acting element）。
基因可以根據它們的產物分成不同的類型。編碼細胞必要的蛋白，如酶或結構蛋白的基因稱為結構基因（structural genes）。這類基因在細胞中占絕大部分，承擔著細胞各種蛋白的結構和功能。編碼調節蛋白的基因稱調節基因（regulator genes）。調節蛋白可調節其它基因的表達。由於調節基因的產物可以自由地結合到其相應的靶上，因此被為反式作用因子（trans-acting因子）。
調節的關鍵是調節基因編碼調節蛋白，此蛋白通過和DNA上特殊位點的結合來控制轉錄。順式作用元件被反式作用因子識別可以以“正”的或“負”的形式調節靶基因，順式作用位點通常總是在靶基因的上游。
