Лактозный оперон демонстрирует регулирование экспрессии генов у бактерий следующим образом: 2

1. В отсутствие лактозы белок-репрессор связывается с операторным участком и препятствует продвижению по ДНК РНК-полимеразы: не синтезируется мРНК, не синтезируются и ферменты. 2
2. После добавления в среду лактозы белок-репрессор связывается с нею быстрее, чем с операторным участком. 2 В результате последний остаётся свободным и не препятствует продвижению РНК-полимеразы. 2 Идёт транскрипция и трансляция. 2 Синтезирующиеся ферменты осуществляют транспорт в клетку и расщепление лактозы. 2
3. После того как вся лактоза будет израсходована, нечем станет связывать белок-репрессор, и он снова свяжется с оператором, прекратив транскрипцию оперона. 2

Параллельно наблюдается и другой тип регуляции — позитивная регуляция. 2 При глюкозном голодании в клетке из АТФ образуется сигнальное вещество цАМФ, которое связывается с белком-активатором (САР), после чего последний приобретает способность связывать ДНК в промоторной области и усиливать транскрипцию лактозного оперона. 2 Таким образом, когда не хватает глюкозы, стимулируется всасывание и катаболизм лактозы. 2

Благодаря механизму регуляции транскрипции генов, входящих в состав лактозного оперона, бактерии оптимизируют энергетические затраты, синтезируя ферменты метаболизма лактозы не постоянно, а лишь тогда, когда клетке это необходимо. 3