法國巴斯德研究所著名的科學家Jacob和Monod在實驗的基礎上于1961年建立了乳糖操縱子學說,現(xiàn)在已成為原核生物基因調控的主要學說之一.
大腸桿菌乳糖操縱子包括4類基因：①結構基因,能通過轉錄、翻譯使細胞產生一定的酶系統(tǒng)和結構蛋白,這是與生物性狀的發(fā)育和表型直接相關的基因.乳糖操縱子包含3個結構基因：lacZ、lacY、lacA.LacZ合成β—半乳糖苷酶,lacY合成透過酶,lacA合成乙酰基轉移酶.②操縱基因O,控制結構基因的轉錄速度,位于結構基因的附近,本身不能轉錄成mRNA.③啟動基因P,位于操縱基因的附近,它的作用是發(fā)出信號,mRNA合成開始,該基因也不能轉錄成mRNA.④調節(jié)基因i：可調節(jié)操縱基因的活動,調節(jié)基因能轉錄出mRNA,并合成一種蛋白,稱阻遏蛋白.操縱基因、啟動基因和結構基因共同組成一個單位——操縱子（operon）.
調節(jié)乳糖催化酶產生的操縱子就稱為乳糖操縱子.其調控機制簡述如下：
抑制作用：調節(jié)基因轉錄出mRNA,合成阻遏蛋白,因缺少乳糖,阻遏蛋白因其構象能夠識別操縱基因并結合到操縱基因上,因此RNA聚合酶就不能與啟動基因結合,結構基因也被抑制,結果結構基因不能轉錄出mRNA,不能翻譯酶蛋白.
誘導作用：乳糖的存在情況下,乳糖代謝產生別乳糖（alloLactose）,別乳糖能和調節(jié)基因產生的阻遏蛋白結合,使阻遏蛋白改變構象,不能在和操縱基因結合,失去阻遏作用,結果RNA聚合酶便與啟動基因結合,并使結構基因活化,轉錄出mRNA,翻譯出酶蛋白.
負反饋：細胞質中有了β—半乳糖苷酶后,便催化分解乳糖為半乳糖和葡萄糖.乳糖被分解后,又造成了阻遏蛋白與操縱基因結合,使結構基因關閉.