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分子生物学中，分子克隆是最常用的方法之一。适合序列的基因可以插入质体中并与载体连接，接着该质体转移到大肠杆菌的细胞中。

乳糖操纵子是一个在大肠杆菌及其他肠道菌科细菌内负责乳糖的运输及代谢的操纵子。它包含了三个相连的结构基因，启动子、终止子及操纵基因。乳糖操纵子受多种因素所调控，包括葡萄糖及乳糖的含量。乳糖操纵子的基因调节是   首个被阐明的遗传学调控机制，且被视作为原核生物基因调节的样本。

乳糖操纵子包含三个结构基因、启动子、终止子及操纵基因。这三个结构基因称为lacZ、lacY及lacA。lacZ编码β-半乳糖苷酶，这是一种将双糖乳糖水解为葡萄糖与半乳糖两个单糖的酶。lacY编码β-半乳糖苷透性酶，这是一种在细胞膜的运送蛋白质，负责将乳糖逼入细胞中。lacA编码β-半乳糖苷乙酰基转移酶，这是一种酶将乙酰基从乙醘辅酶A转移至β-半乳糖苷。当中只有lacZ及lacY在乳糖的分解代谢是必须的。

乳糖操纵子基因的独特控制受细菌乳糖底物的存在影响。当乳糖不作为唯一碳源存在时，细菌就不会产生蛋白质。乳糖操纵子基因会组成操纵子：它们会在染色体附近被导向成同一方向，并会一并转录成单一多基因性的mRNA分子。所有基因的转录会由RNA聚合酶（一个DNA结合蛋白）与一个位于基因上游独特的DNA结合位点结合开始，这个位点称为启动子。由这个位点开始，RNA聚合酶会开始转录所有三个基因（lacZYA）为mRNA。

对乳糖的调控反应需要一个细胞内的调节蛋白，称为乳糖阻遏物。lacI基因会为位于乳糖操纵子附近的阻遏基因编码，并且会表现出来。如果在生长环境中缺乏乳糖，阻遏物会紧密地与位于启动子下游接近LacZ的短DNA序列（称为乳糖操纵基因）结合。与操纵基因结合的阻遏物会干扰RNA聚合酶与启动子的结合，所以mRNA可以在很低水平的情况下为LacZ及LacY编码。当细胞在有乳糖的环境下成长时，称为异乳糖的乳糖代谢物会与阻遏物结合，容许RNA聚合酶转录乳糖基因，并从而引发高水平的编码蛋白。

一系列的乳糖衍生物或类似物被认为协助乳糖操纵子的工作。这些化合物主要是取代半乳糖苷，当中乳糖的葡萄糖部分被其他官能团所取代。异丙基-β-D-硫代半乳糖苷（简称IPTG）是经常在生理学上被用来作为乳糖操纵子的诱导物。IPTG与阻褐基因结合并使之不活跃，但却非β-半乳糖苷酶的基底。IPTG在体内研究的一个优点是它不能被大肠肝菌所代谢，所以细胞的生长率在实验中并非变数。再者，IPTG能在缺乏lacY基因下而有效地被运送。并且，由于细胞不会代谢IPTG，它的浓度在实验中并不会改变。

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