操纵子是什么
细菌常把相关基因聚在一起，作为一个单元来控制，这个单元叫操纵子。一个启动子同时驱动好几个基因，于是它们一起开、一起关。这很高效：如果消化某种糖需要三个基因，把它们当作一队来切换是合理的。大肠杆菌的lac操纵子是最著名的例子，它包含细菌摄取并分解“乳糖”（牛奶中的糖）所需的基因。
紧挨着启动子有一小段DNA，叫操纵基因（操纵区）。操纵区是一个控制蛋白可以坐下的位子。这个位子是否被占据，决定了RNA聚合酶能否越过它去读取基因。lac操纵子的全部逻辑，归根到底就是谁坐在操纵区上。
阻遏物：默认关闭
默认情况下，lac基因保持“关闭”。一种叫lac阻遏物的蛋白质坐在操纵区上，像卡在轨道上的夹子那样从物理上阻挡聚合酶。只要没有乳糖可吃，这正是细胞想要的——为一顿不存在的饭去制造消化机器毫无意义。
当乳糖出现时，由它衍生的一种分子结合到阻遏物上并改变其形状。变了形的阻遏物再也抓不住操纵区，于是脱落。轨道畅通，聚合酶通过，基因开启。这就是设计的精髓：“乳糖移除了自己的路障”。系统通常处于关闭，只有当它要消化的食物真的在场时才开启。
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：第二层逻辑
还有第二重控制。细菌偏爱葡萄糖这种更易利用的糖。若葡萄糖充足，即便有乳糖，细胞也宁可不去理会乳糖。这种偏好由一种激活物蛋白来执行。当葡萄糖“低”时，激活物结合在启动子附近、帮助聚合酶起步——这是绿灯。当葡萄糖高时，激活物失活，即使有乳糖，lac基因也保持安静。
于是lac操纵子做了一道小小的运算：只有当乳糖存在“且”葡萄糖稀缺时才完全开启。阻遏物执行第一个条件，激活物执行第二个。仅凭两个简单蛋白质结合DNA，细胞便造出了真正的决策——这正是与你自身每个细胞所用的同一种“与”逻辑，只是后者更为精巧。