En procariontes, los genes estructurales que codifican para proteínas que cumplen funciones relacionadas se organizan en unidades transcripcionales conocidas como operones.

Los operones, de acuerdo a la regulación que presenten, se clasifican como inducibles, represibles y constitutivos.

Los operones inducibles son aquellos operones que en condiciones normales no se expresan, pero, en respuesta a un agente inductor se activa, transcribiendo los genes estructurales. El ejemplo clásico de este tipo de operon lo constituye el operon lactosa. Otros ejemplos de operones inducibles son aquellos que codifican para enzimas que participan en el metabolismo de sustratos como operon maltosa, arabinosa, etc...

Los operones represibles son aquellos operones que en condiciones normales sí se expresan, pero, en respuesta a un agente represor se activan, inhibiendo la transcripción de los genes estructurales. Ejemplos de este tipo de operon son los operones que codifican para la síntesis de aminoácidos, como operon trp, his, etc...

El operon lactosa está formado por un promotor, un operador y 3 genes estructurales. Los elementos regulatorios son el promotor y el operador, que por estar localizados en la misma molécula de DNA que codifica los genes estructurales se llaman cis-actuantes. En estos sitios regulatorios se unen moléculas que controlan la transcripción. Estas moléculas son trans-actuantes, porque no están físicamente ligados a los genes que regulan.

En presencia de lactosa, la concentración de las enzimas responsable de su metabolismo aumenta rápidamente de 5-10 moléculas a miles por bacteria. Las enzimas son inducibles y la lactosa es el inductor. El inductor se une al represor y lo inactiva. La unión de la RNA polimerasa al promotor permite la transcripción de los genes estructurales. La RNA pol. ejerce un control positivo.

Antecedentes genéticos para el modelo del operon. Se comparan las actividades génicas (+ ó -) en la presencia ó ausencia de lactosa para varios genotipos de E. coli. En algunos de ellos se considera una diploidía parcial, dada por la presencia del factor F con genes del operon.

El operon ara es otro ejemplo de operon inducible, como el operon lac. Pero, en el operon ara una misma proteína regulatoria ejerce un control positivo y negativo.

Genes ara B, A y D participan en el metabolismo del azúcar arabinosa. Estos genes están regulados por la proteína codificada por ara C. En ausencia de arabinosa la proteína actúa como represor, uniéndose a sitios regulatorios en ara O y ara I. El control es negativo, no ocurre transcripción.

Si la arabinosa está presente, entoces la proteína AraC se une a arabinosa, y este complejo es un activador. El complejo AraC arabinosa se une sólo al sitio ara I del operon y se estimula la transcripción de ara B, A y D. En estas condiciones el control es positivo.

Este operon codifica para 5 enzimas que participan en la síntesis de triptófano. Si este aminoácido está presente en cantidades suficientes, las enzimas necesarias para su síntesis se reprimen. Para explicar estos resultados Jacob y Monod proponen un modelo de represión enzimática análogo al sistema lac, con la diferencia que el represor es inactivo y por si solo no puede interactuar con el operador. Pero si el represor se une al trp, forma un complejo que se une al operador y reprime la transcripción. El trp actúa como co-represor.

El operon triptófano también es regulado por atenuación. En este caso, ocurre que a medida que está siendo transcrito el operon, el RNAm que se está sintetizando comienza a ser traducido. En esta secuencia, existen tripletes para el triptófano. Si no hay trp, estos tripletes no se pueden traducir, y la transcripción continúa (no hay atenuación).

En cambio, sí existe trp, estos tripletes sí se traducen pero un poco más adelante aparecen tripletes de término y el ribosoma se detiene. Esto hace que el producto transcripcional adquiera una estructura secundaria tal, que el complejo de transcripción se desestabiliza y la transcripción se detiene. Ha ocurrido atenuación.