Mocznik jest związkiem wysoce aktywnym w różnych procesach biologicznych zachodzących w organizmie człowieka, a także innych ssaków i organizmów. Zajmuje się usuwaniem nadmiaru azotu w organizmie człowieka i działa jako czynnik w denaturacji białek. Mocznik należy do klasy związków znanych jako chaotropowe denaturanty, które rozplatają trzeciorzędową strukturę białek poprzez destabilizację wewnętrznych, niekowalencyjnych wiązań między atomami.
Białka mogą być denaturowane przez mocznik w kilku procesach. Jedna metoda obejmuje bezpośrednią interakcję, w której wiązania wodorowe mocznika ze spolaryzowanymi obszarami ładunku, takimi jak grupy peptydowe. To wzajemne oddziaływanie osłabia wiązania i oddziaływania międzycząsteczkowe, osłabiając ogólną strukturę drugorzędową i trzeciorzędową. Gdy nastąpi stopniowe odfałdowanie białka, woda i mocznik mogą łatwiej uzyskać dostęp do hydrofobowego wewnętrznego rdzenia danego białka, przyspieszając proces denaturacji.
Mocznik może również denaturować białka pośrednio, wpływając na właściwości rozpuszczalnika, w którym zanurzone są białka. Zmieniając strukturę i hydrodynamikę samego rozpuszczalnika, podobnie jak w przypadku wprowadzenia do mieszanki niepolarnej substancji rozpuszczonej, mocznik sprzyja destabilizacji wiązań wewnętrznych. Wydaje się wówczas, że bezpośrednia interakcja mocznika z białkiem, poprzez wiązanie wodorowe, jest prawdopodobnym początkiem rozpadu białka. Pośrednie interakcje rozpuszczalnika i substancji rozpuszczonej pomagają w tym procesie, tworząc ścieżkę do wystąpienia tej bezpośredniej interakcji. Mocznik może również denaturować białka pośrednio, wpływając na właściwości rozpuszczalnika, w którym zanurzone są białka. Zmieniając strukturę i hydrodynamikę samego rozpuszczalnika, podobnie jak w przypadku wprowadzenia do mieszanki niepolarnej substancji rozpuszczonej, mocznik sprzyja destabilizacji wiązań wewnętrznych. Wydaje się wówczas, że bezpośrednia interakcja mocznika z białkiem, poprzez wiązanie wodorowe, jest prawdopodobnym początkiem rozpadu białka. Pośrednie interakcje rozpuszczalnika i substancji rozpuszczonej pomagają w tym procesie, tworząc ścieżkę do wystąpienia tej bezpośredniej interakcji.
Dokładny sposób, w jaki mocznik rozkłada białka, wciąż jest tajemnicą. Badania na ten temat wykazały, że prawdopodobną odpowiedzią jest najprawdopodobniej kombinacja wyżej wymienionych czynników. Metody eksperymentalne są mało prawdopodobnym źródłem informacji na temat denaturacji białek przez mocznik. Przyszłe badania i udoskonalenia mikroskopii na poziomie atomowym bez wątpienia rzucą więcej światła na tę kwestię i ujawnią dokładny mechanizm denaturacji białek przez mocznik.