烟酰胺腺嘌呤二核苷酸

烟酸肌肉酸二核酸 (NAD) 是一种对新陈代谢至关重要的辅酶。 在所有活细胞中发现，NAD 被称为二核苷酸，因为它由两个通过磷酸基连接的核苷酸组成。 一个核苷酸包含腺嘌呤核碱基，另一个包含烟酰胺。 NAD 以两种形式存在：氧化形式和还原形式，分别缩写为 NAD+ 和 NADH（H 代表氢）。

在新陈代谢中，烟酰胺腺嘌呤二核苷酸参与氧化还原反应，将电子从一个反应传递到另一个反应。 因此，辅助因子在细胞中以两种形式存在：NAD+ 是一种氧化剂——它接受来自其他分子的电子并被还原。 该反应还与 H+ 形成 NADH，然后可将其用作还原剂来提供电子。 这些电子转移反应是 NAD 的主要功能。 然而，它也用于其他细胞过程，最显着的是作为酶的底物，在翻译后修饰中分别向蛋白质添加或去除化学基团。 由于这些功能的重要性，参与 NAD 代谢的酶是药物发现的目标。

在生物体中，NAD 可以从色氨酸或天冬氨酸的简单构建块（从头）合成，每种都是一种氨基酸； 或者，从烟酸等营养化合物中获取辅酶的更复杂成分； 类似的化合物是由分解 NAD 结构的反应产生的，提供了一种回收途径，可以将它们“回收”回各自的活性形式。

一些 NAD 转化为辅酶烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸 (NADP)； 它的化学性质在很大程度上与 NAD 相似，尽管它的主要作用是作为合成代谢中的辅助因子。

NAD+ 化学物种的上标加法符号反映了其中一个氮原子的形式电荷； 该物种实际上是一个带单电荷的阴离子——在生理 pH 条件下带有 1 的（负）离子电荷。

烟酸脑筋嘎嘎二核酸由焦磷酸盐连接的两个核苷组成。 每个核苷都包含一个核糖环，其中一个核苷的xxx个碳原子（1' 位置）连接有腺嘌呤（二磷酸腺苷核糖），另一个核糖在此位置连接有烟酰胺。

该化合物接受或提供 H- 的当量。 此类反应（总结在下式中）涉及从反应物 (R) 中以氢阴离子 (H-) 和质子 (H+) 的形式去除两个氢原子。 质子被释放到溶液中，同时还原剂 RH2 被氧化，NAD+ 通过将氢化物转移到烟酰胺环而还原为 NADH。

RH2 + NAD+ → NADH + H+ + R；

从氢化物电子对，一个电子转移到 NAD+ 烟酰胺环带正电荷的氮原子上，第二个氢原子转移到与该 N 原子相对的 C4 碳原子上。 NAD+/NADH 氧化还原对的中点电位为 -0.32 伏，这使得 NADH 成为中等强度的还原剂。 当 NADH 还原另一个分子并重新氧化为 NAD+ 时，该反应很容易可逆。 这意味着辅酶可以在 NAD+ 和 NADH 形式之间不断循环而不被消耗。

从外观上看，这种辅酶的所有形式都是白色无定形粉末，具有吸湿性和高度水溶性。 如果在干燥和黑暗中储存，固体是稳定的。 NAD+ 溶液在 4°C 和中性 pH 值下为无色且稳定约一周，但在酸性或碱性溶液中会迅速分解。 分解后，它们会形成酶抑制剂。

由于腺嘌呤，NAD+ 和 NADH 都强烈吸收紫外线。 例如，NAD+ 的峰值吸收波长为 259 纳米 (nm)，消光系数为 16,900 M−1cm−1。 NADH 还在更高波长处吸收，在 339 nm 处有第二个紫外线吸收峰，消光系数为 6,220 M−1cm−1。

氧化型和还原型辅酶在较高波长下的紫外线吸收光谱的这种差异使得在酶测定中测量一种到另一种的转化变得简单——通过使用分光光度计测量 340 nm 处的紫外线吸收量。

NAD+ 和 NADH 的荧光也不同。 在水溶液中自由扩散 NADH，当在 ~335 nm（近紫外线）的烟酰胺吸光度下激发时，在 445–460 nm（紫色到蓝色）处发出荧光，荧光寿命为 0.4 纳秒，而 NAD+ 不发出荧光。 当 NADH 与蛋白质结合时，荧光信号的特性会发生变化，因此这些变化可用于测量解离常数，这在酶动力学研究中很有用。 这些荧光变化也用于通过荧光显微镜测量活细胞氧化还原状态的变化。