Trong một thí nghiệm về vi khuẩn E. coli, các nhà khoa học nuôi cấy vi khuẩn này trong môi trường có chứa lactose là nguồn năng lượng duy nhất. Ban đầu, mức độ biểu hiện của enzyme phân giải lactose rất thấp. Tuy nhiên, sau một thời gian ngắn, người ta ghi nhận hoạt động của các enzyme β-galactosidase, permease và transacetylase tăng mạnh. Trong một nhóm vi khuẩn khác có đột biến tại vùng vận hành (operator) nên vùng này không liên kết được với protein ức chế, các enzyme trên liên tục được tổng hợp, ngay cả khi không có lactose trong môi trường.

Cơ chế điều hoà biểu hiện gene của operon lac ở vi khuẩn E. coli được thể hiện trong sơ đồ sau:

Kiểu gene của vi khuẩn kiểu dại kí hiệu là: I⁺P⁺O⁺Z⁺Y⁺A⁺. Khi phân tích DNA của các chủng vi khuẩn: lacZ^-, lacY^-, lacI^- (các đột biến mất chức năng), lacI^S (lacI^S mã hóa lacI^S là chất ức chế có thể bám vào operator nhưng không thể bám vào chất cảm ứng), hoặc lacO^c (operator của operon lac đột biến làm cho lacI, lacI^S không thể bám vào O^c).

Ở vi khuẩn E.coli kiểu dại (bình thường), sự biểu hiện của gene lac Z (mã hóa ß- galactosidase), gene lac Y (mã hóa permease), gene lac A (mã hóa transacetylase) thuộc operon lac phụ thuộc vào sự có mặt của lactose trong môi trường nuôi cấy. Bằng kỹ thuật gây đột biến nhân tạo, người ta đã tạo ra được các chủng vi khuẩn khác nhau và được nuôi cấy trong hai môi trường: không có lactose và có lactose. Sự biểu hiện gene của các chủng vi khuẩn được thể hiện ở bảng dưới đây:

Trong đó, dấu (+) là enzyme được tổng hợp, có dấu (-) là enzyme không được tổng hợp (hoặc tổng hợp rất ít).