蛋白质变性的本质是蛋白质分子的特定空间结构被破坏。蛋白质具有一级、二级、三级和四级结构，一级结构是指氨基酸的排列顺序，而二级、三级和四级结构则涉及到蛋白质分子在空间中的折叠和组装方式。变性主要影响的是蛋白质的高级结构，即二级、三级和四级结构，而一级结构通常保持不变。

在正常生理条件下，蛋白质的高级结构是由多种非共价键如氢键、离子键、疏水相互作用以及范德华力等维持的。当蛋白质受到一些物理或化学因素的影响时，这些维持高级结构的非共价键会被破坏。例如，高温能使分子的热运动加剧，破坏氢键和其他弱相互作用；极端的pH值会改变蛋白质分子中某些氨基酸残基的带电状态，影响离子键的形成；重金属离子可以与蛋白质分子中的某些基团结合，干扰蛋白质的正常结构；有机溶剂则会破坏蛋白质分子的疏水相互作用。

一旦蛋白质的高级结构被破坏，其原本有序的空间构象就会变得松散无序。这会导致蛋白质的许多性质发生改变。从物理性质上看，蛋白质的溶解度降低，容易发生沉淀；从化学性质上看，蛋白质的生物活性丧失，比如酶失去催化活性，激素不能再与受体正常结合发挥调节作用等。因为蛋白质的生物活性与其特定的空间结构密切相关，结构的改变使得活性中心的构象被破坏，从而无法行使正常的功能。此外，变性后的蛋白质更容易被蛋白酶水解，这是因为其结构变得松散，蛋白酶更容易接触到肽键。总之，蛋白质变性的本质就是高级结构的破坏带来的一系列性质和功能的改变。