Il NAD è un dinucleotide, vale a dire, è costituito da due molecole di ribosio , legate da due gruppi fosfato e due basi cicliche, una per ogni zucchero. Le due basi del NAD sono l'adenina e la nicotinammide .
E' quest'ultima la base che agisce da accettore di idrogeno, mentre il resto della molecola è coinvota nel formare i legami con l'enzima.
Quando il NAD si riduce accettando dal substrato una molecola di H2 si trasforma nel NADH
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Questa base è il centro reattivo del NAD. Comprende un anello a 6 atomi aromatico di tipo pirimidinico , in cui un azoto (viola) ha 4 legami ed una carica positiva. Si noti la planarità dell' anello. Si posizioni a mano il gruppo in modo da avere il gruppo ammide sulla propria destra . Il centro di reazione è il carbonio opposto all'azoto.
Quando il NAD si riduce, il centro di reazione cambia. Come si nota, l'anello non è più aromatico , un H è entrato in modo stereospecifico sul centro di reazione (blu), l'azoto ha riacquistato il proprio doppietto e la carica positiva iniziale sull'azoto è uscita come uno ione H+. Vedrete dalla formula del NADH che due H dell'anello si posizionano su posizoni opposte. L'idrogeno in verde si proietta fuori dalla molecola se si la molecola con il gruppo ammide sulla destra. Questo è detto Lato A. L'idrogeno in blu è dietro la pagina e rappresenta il Lato B. Le deidrogenasi sono stereospecifiche, alcune piazzano l'H sul Lato A, altri sul lato B.