但是，真核生物細胞的調節機製比較複雜。1969年，R.J.Britten和E.H.Davidson提出一個真核細胞基因調控的假說。根據這個假說，認為調節基因相連的一段DNA稱為傳感基因（sensor gene），細胞根據需要而向它發出信號並由激體RNA傳達控製信息，激體RNA一旦和受體基因結合，結構基因的功能作用便開始發揮出來。基因的轉錄發生在細胞核中，而翻譯發生在細胞質中，染色體結構對表達起控製作用，某些激素對基因表達起到誘導調控作用。
迄今為止的研究，原核生物表達調控遠比真核細胞清楚。並已在食品發酵生產中成功地得到了應用。
根據乳糖探縱子假說，F.Jacob和J.Monod首先闡明了酶的誘導合成機理，認為細胞DNA分子中存在並排列著結構基因（structural gene）、操縱基因（operater gene） 和起動基因（promoter genen），這三種基因構成操縱子（operon）。另外，遠離操縱子一端存在調節基因（regulator gene）。結構基因決定著具體蛋白質結構、性質，操縱基因決定著結構是否需要表達（關或開）、調節基因經過轉錄、翻譯形成阻遏蛋白（repressor protein）。當沒有乳糖存在時（即沒有底物時），調節基因合成的阻遏蛋白與操縱基因結合，RNA聚合酶不能使DNA轉錄為mRNA，操縱基因呈關閉狀態，因此，半乳糖苷酶等三種酶不能合成。當有乳糖存在時，其誘導物（即底物）與阻遏蛋白結合，形成被鈍化了的阻遏蛋白，並由於這種蛋白不能與操縱基因結合，因而RNA聚合酶可順利地使DNA轉錄為mRNA並翻譯形成三種酶的結構。因此，酶的誘導合成的本質就是誘導物鈍化了阻遏蛋白，使它與操縱基因親和力降低，解除了阻遏蛋白對操縱基因的抑製，從而促使蛋白質合成。
一般微生物細胞合成的酶分為組成酶和誘導酶兩大類。在正常微生物培養條件下，不管有沒有誘導物存在，都能“本能”地合成的酶，如參與細胞基本新陳代謝和生長繁殖的各種酶，稱為組成酶。而隻有當酶的作用底物或它的結構類似物存在時才能合成的酶，或適應環境而產生的酶，稱為適應酶或誘導酶。許多食品工業上應用的酶大部分為水解酶類，均屬於誘導酶，如澱粉酶、蛋白酶、纖維素酶、β-半乳糖苷酶和葡萄糖異構酶等。因此，應用乳糖操縱子假說，從分子水平上闡明基因控製蛋白質的誘導合成不但具有重要理論意義，也具有重要的實踐指導意義。如加入適當的誘導物，可以提高酶合成的產量，同時，也可采用現代生物技術育種，使調節基因發生突變，使其失去產生阻遏蛋白的能力或者使操縱基因發生突變，喪失與阻遏蛋白結合的能力，從而有利於酶的合成。例如，鏈黴菌發酵誘導合成葡萄糖異構酶，就是根據這種機製，加入0.02％木糖或其代用品作為其誘導底物便可使葡萄糖異構酶誘導合成。調節基因經過轉錄、翻譯形成阻遏蛋白（repressor protein）。當沒有乳糖存在時（即沒有底物時），調節基因合成的阻遏蛋白與操縱基因結合，RNA聚合酶不能使DNA轉錄為mRNA，操縱基因呈關閉狀態，因此，半乳糖苷酶等三種酶不能合成。當有乳糖存在時，其誘導物（即底物）與阻遏蛋白結合，形成被鈍化了的阻遏蛋白，並由於這種蛋白不能與操縱基因結合，因而RNA聚合酶可順利地使DNA轉錄為mRNA並翻譯形成三種酶的結構。因此，酶的誘導合成的本質就是誘導物鈍化了阻遏蛋白，使它與操縱基因親和力降低，解除了阻遏蛋白對操縱基因的抑製，從而促使蛋白質合成。
另一種酶合成調節與酶的誘導合成機製不同，稱為酶的反饋阻遏。對於合成氨基酸等必需物質的酶顯得重要，隻有在缺乏最終產物時才有必要產生，最終產物存在時這種酶合成被阻遏，因為酶作用後的最終產物對酶的合成產生抑製作用（而不是對酶活力的抑製），引起反饋阻遏的是小分子質量末端產物。除了微生物細胞代謝產生的內源性終產物外，在培養基中加入外源性末端產物也同樣能起到酶合成的反饋阻遏作用。這一點，對如何科學地設計培養基具有指導意義。
在微生物培養和發酵過程中，培養基中的葡萄糖對微生物生長提供了碳源，但又往往能明顯地抑製某些酶（主要是分解代謝的誘導酶類）的合成。例如，葡萄糖能降低芽孢杆菌蛋白酶的合成。換言之，葡萄糖的存在能阻遏某些蛋白質的合成作用稱為分解代謝阻遏作用（或稱為葡萄糖效應）。這也是基因調節控製的一種類型。因為葡萄糖的存在能影響細胞內環腺苷酸（cAMP）物質的形成，而cAMP對於啟動RNA聚合酶轉錄結構基因是不可缺少的，這一阻遏作用在理論上和實踐意義上均十分重要。因為酶製劑的發酵生產大部分受到這種阻遏作用的調節，而且，除了葡萄糖外，其他一些分解代謝產物也能對某些酶合成起阻遏作用。
上述基因的調節機製是以分子水平基因控製調節為主，在理論和實踐上具有重要意義。但是，活細胞內的蛋白質合成及其代謝調節十分複雜，特別是對高等動、植物細胞的調節因素更為複雜，還有許多不清楚的調節因子，有待於進一步研究。
分子生物學的誕生，已滲入到生命科學的各個前沿領域，現代分子生物學的創立也為基因工程的誕生和發展奠定了理論基礎。