操縱子是什麼
細菌常把相關基因聚在一起，作為一個單元來控制，這個單元叫操縱子。一個啟動子同時驅動好幾個基因，於是它們一起開、一起關。這很高效：如果消化某種糖需要三個基因，把它們當作一隊來切換是合理的。大腸桿菌的lac操縱子是最著名的例子，它包含細菌攝取並分解“乳糖”（牛奶中的糖）所需的基因。
緊挨著啟動子有一小段DNA，叫操縱基因（操縱區）。操縱區是一個控制蛋白可以坐下的位子。這個位子是否被佔據，決定了RNA聚合酶能否越過它去讀取基因。lac操縱子的全部邏輯，歸根到底就是誰坐在操縱區上。
阻遏物：默認關閉
默認情況下，lac基因保持“關閉”。一種叫lac阻遏物的蛋白質坐在操縱區上，像卡在軌道上的夾子那樣從物理上阻擋聚合酶。只要沒有乳糖可吃，這正是細胞想要的——為一頓不存在的飯去製造消化機器毫無意義。
當乳糖出現時，由它衍生的一種分子結合到阻遏物上並改變其形狀。變了形的阻遏物再也抓不住操縱區，於是脫落。軌道暢通，聚合酶通過，基因開啟。這就是設計的精髓：“乳糖移除了自己的路障”。系統通常處於關閉，只有當它要消化的食物真的在場時才開啟。
Lac operon logic (operator-centered):
No lactose:
repressor --binds--> OPERATOR ==> polymerase BLOCKED ==> genes OFF
Lactose present:
lactose -> inducer binds repressor -> repressor changes shape
repressor --falls off--> OPERATOR ==> polymerase PASSES ==> genes ON
Net rule: the operon is OFF until lactose itself pulls the repressor away.激活物：第二層邏輯
還有第二重控制。細菌偏愛葡萄糖這種更易利用的糖。若葡萄糖充足，即便有乳糖，細胞也寧可不去理會乳糖。這種偏好由一種激活物蛋白來執行。當葡萄糖“低”時，激活物結合在啟動子附近、幫助聚合酶起步——這是綠燈。當葡萄糖高時，激活物失活，即使有乳糖，lac基因也保持安靜。
於是lac操縱子做了一道小小的運算：只有當乳糖存在“且”葡萄糖稀缺時才完全開啟。阻遏物執行第一個條件，激活物執行第二個。僅憑兩個簡單蛋白質結合DNA，細胞便造出了真正的決策——這正是與你自身每個細胞所用的同一種“與”邏輯，只是後者更為精巧。