L'esposizione a un ambiente estremo, come l'alta temperatura, l'acidità o l'alcalinità, causa la denaturazione delle proteine. La denaturazione interrompe e distrugge le strutture secondarie e terziarie delle proteine, deformandole da una normale alfa-elica e struttura del foglio beta a forma casuale.
I processi di denaturazione sono generalmente troppo deboli per rompere i legami peptidici mantenendo la struttura portante della proteina insieme, in modo che non inducano completa dissociazione. Le interazioni di legame debole che tengono insieme le strutture secondarie, inclusi i legami di idrogeno e le interazioni polari, vengono distrutte in denaturazione. Altre interazioni deboli distrutte in questi processi includono ponti salini e legami disolfuro. Numerosi reagenti possono attaccare questi legami deboli e indurre la denaturazione.
Il riscaldamento di una proteina interrompe i legami a idrogeno e le interazioni non polari nella struttura proteica secondaria aumentando l'energia cinetica delle molecole fino al punto di dissociazione del legame. Questa denaturazione indotta dal calore è osservata in uova cotte, i cui bianchi e tuorli denaturano e coagulano. La denaturazione delle proteine con il calore facilita la loro digestione consentendo agli enzimi di accedere e abbattere le catene del peptide durante la digestione. La denaturazione delle proteine batteriche in un'autoclave consente la sterilizzazione delle attrezzature mediche.
Il legame idrogeno tra i gruppi amidici secondari o le catene laterali può anche essere interrotto dagli alcoli. Le potenti proprietà denaturanti degli alcoli sono ciò che li rende eccellenti antisettici.
