gdy roztwór białka jest gotowany, białko często staje się nierozpuszczalne—tzn. jest denaturowane—i pozostaje nierozpuszczalne nawet gdy roztwór jest chłodzony. Denaturacja białek białka jaja przez ciepło-podobnie jak podczas gotowania jaja – jest przykładem nieodwracalnej denaturacji. Denaturowane białko ma tę samą pierwotną strukturę, co pierwotne lub rodzime białko., Słabe siły pomiędzy grupami naładowanymi i słabsze siły wzajemnego przyciągania grup niepolarnych są jednak zakłócane w podwyższonych temperaturach; w rezultacie traci się trzeciorzędową strukturę białka. W niektórych przypadkach pierwotna struktura białka może być regenerowana; proces ten nazywa się renaturacją.

denaturacja może być spowodowana na różne sposoby. Białka są denaturowane przez leczenie alkalicznymi lub kwasowymi środkami utleniającymi lub redukującymi oraz niektórymi rozpuszczalnikami organicznymi., Wśród czynników denaturujących interesujące są te, które wpływają na strukturę drugorzędową i trzeciorzędową bez wpływu na strukturę pierwotną. Najczęściej stosowanymi do tego celu środkami są mocznik i chlorek guanidyniowy. Cząsteczki te, ze względu na ich wysokie powinowactwo do wiązań peptydowych, zrywają wiązania wodorowe i mosty solne między dodatnimi i ujemnymi łańcuchami bocznymi, znosząc w ten sposób trzeciorzędową strukturę łańcucha peptydowego. Gdy środki denaturujące są usuwane z roztworu białkowego, w wielu przypadkach rodzime białko ponownie tworzy się., Denaturacja może być również osiągana przez redukcję wiązań dwusiarczkowych cystyny—tj. przekształcenie wiązania dwusiarczkowego (―S― S―) do dwóch grup sulfhydrylowych (- SH). Prowadzi to oczywiście do powstania dwóch cystein. Reoksydacja cystein przez wystawienie na działanie powietrza czasami regeneruje natywne białko. W innych przypadkach jednak niewłaściwe cysteiny wiążą się ze sobą, w wyniku czego powstaje inne białko. W końcu, denaturacja może być również osiągnięta przez wystawienie białek na działanie rozpuszczalników organicznych, takich jak etanol lub aceton., Uważa się, że rozpuszczalniki organiczne zakłócają wzajemne przyciąganie grup niepolarnych.

niektóre z mniejszych białek są jednak niezwykle stabilne, nawet przed ciepłem; na przykład roztwory rybonukleazy mogą być narażone na krótkotrwałe działanie temperatury 90 °C (194 °F) bez poddawania się znaczącej denaturacji. Denaturacja nie wiąże się z identycznymi zmianami w cząsteczkach białka. Wspólną właściwością denaturowanych białek jest jednak utrata aktywności biologicznej—np. zdolność do działania jako enzymy lub hormony.,

chociaż denaturacja była od dawna uważana za reakcję typu „all-or-none”, obecnie uważa się, że istnieje wiele stanów pośrednich między białkiem rodzimym a denaturowanym. W niektórych przypadkach jednak po zerwaniu wiązania kluczowego może nastąpić całkowity rozpad konformacji białka rodzimego.

chociaż wiele białek rodzimych jest odpornych na działanie enzymu trypsyny, który rozkłada białka podczas trawienia, są one hydrolizowane przez ten sam enzym po denaturacji., Wiązania peptydowe, które mogą być podzielone przez trypsynę, są niedostępne w rodzimych białkach, ale stają się dostępne podczas denaturacji. Podobnie, denaturowane białka dają bardziej intensywne reakcje barwne dla tyrozyny, histydyny i argininy niż te same białka w stanie naturalnym. Zwiększona dostępność reaktywnych grup denaturowanych białek jest przypisywana rozwojowi łańcuchów peptydowych.,

Jeśli denaturacja jest łatwa i jeśli renaturacja jest trudna, to w jaki sposób rodzima konformacja białek kulistych jest utrzymywana w organizmach żywych, w których są one wytwarzane stopniowo, przez włączenie jednego aminokwasu na raz? Eksperymenty na biosynteza proteiny od amino kwasy zawierają radioaktywny węgiel lub ciężki Wodór ujawniać że proteinowa molekuła rosnąć krok od N końcówka C końcówka; w każdym kroku pojedynczy amino kwas pozostałość włącza., Gdy tylko rosnący łańcuch peptydowy zawiera sześć lub siedem reszt aminokwasowych, łańcuchy boczne oddziałują ze sobą, a tym samym powodują odchylenia od konfiguracji prostego lub β-łańcucha. W zależności od charakteru łańcuchów bocznych może to prowadzić do powstania α-helisy lub pętli zamkniętych wiązaniami wodorowymi lub mostkami dwusiarczkowymi. Ostateczna konformacja jest prawdopodobnie zamrożona, gdy łańcuch peptydowy osiąga długość 50 lub więcej reszt aminokwasowych.