Помещение белков в оксид дейтерия (тяжелую воду) сопровождается увеличением их термостабильности на 2 - 6 градусов, а зависимость температуры денатурации от доли тяжелой воды в растворе нелинейна. Проанализированы факторы, обеспечивающие увеличение термостабильности белков в тяжелой воде. Проведенный анализ указывает на существенную роль воды, специфически связанной с биополимером более чем одной водородной связью. Судя по характеру нелинейности - быстрому увеличению температуры денатурации при малых добавках тяжелой воды - тяжелая вода по сравнению с обычной водой предпочтительно связывается белком. Форма кривых зависит от исследуемого белка и варьирует от выпуклой до S-образной. Экспериментально исследованы: коллаген, рибонуклеаза, лизоцим, химотрипсиноген, цитохром с, А-белок - поверхностный клеточный белок из бактерий Aeromonas salmonicida. А-белок образует упорядоченную сеть на поверхности бактериальной клетки и обеспечивает ее вирулентность. Это глобулярный белок с молекулярным весом 49 кДа, отличающийся большим количеством гидрофобных аминокислот. Его тепловая денатурация характеризуется большим скачком теплоемкости, а зависимость температуры денатурации от доли тяжелой воды в растворе имеет S-образный характер в отличие от других белков. Величины энтальпии и энтропии денатурации всех белков в обычной и тяжелой воде, а также плавления льда ложатся на одну прямую графика компенсационной зависимости, а расстояние между соответствующими точками одного белка в обычной и тяжелой воде характеризует количество молекул воды, вовлеченных в денатурационный процесс. Наибольшим количеством "плавящейся" воды при денатурации обладает коллаген, что соответствует наличию спиральной водной структуры у трехспиральной молекулы коллагена. Рассмотрены при минимальном количестве предположений модели с одним и двумя центрами связывания воды, существенной для термостабильности нативного биополимера. Получены нелинейные зависимости температуры денатурации от концентрации дейтерия в смесях обычной и тяжелой воды. Форма кривых зависит от соотношения констант связывания ОН- и OD- групп. Наилучшим образом экспериментальные кривые описываются двухцентровой моделью связывания с предпочтительным связыванием тяжелого изотопа. Необходимость участия двух групп, либо их комбинаций свидетельствует об участии водных мостиков в стабилизации нативной структуры белков. В силу общности постулатов, использованных при построении моделей, они могут быть использованы для анализа других задач, включающих температурные переходы.