NADH 탈수소효소(NADH dehydrogenase)는 니코틴아미드 아데닌 다이뉴클레오타이드(NAD)의 환원 형태인 NADH를 산화 형태인 NAD⁺로 전환하는 산화환원효소이다. 이 효소는 철-황(Fe-S) 중심을 함유하는 플라보단백질(flavoprotein)에 속하며, EC 번호 체계로 분류된다. NADH 탈수소효소 계열의 구성원들은 일반적으로 'NADH:acceptor oxidoreductase' 형식의 체계적 명칭을 가진다.
이 효소가 촉매하는 화학 반응은 다음과 같다.
NADH + H⁺ + 수용체 → NAD⁺ + 환원된 수용체
NADH 탈수소효소는 생물학적 에너지 대사에서 핵심적인 역할을 한다. 특히 호기성 호흡(aerobic respiration) 과정에서 미토콘드리아 내막에 위치한 전자전달계(electron transport chain)의 첫 번째 복합체(Complex I)로 작용한다. NADH로부터 전자를 받아 유비퀴논(ubiquinone, CoQ)으로 전달하며, 이 과정에서 수소 이온(H⁺)을 막 간격으로 능동 수송하여 양성자 구배(proton gradient)를 형성한다. 이 구배는 ATP 합성효소(Complex V)에 의해 ATP를 생성하는 데 사용된다.
진핵생물에서 이 효소는 미토콘드리아 전자 전달 복합체 I의 구성 요소로 발견된다. 실험 조건에서는 사이토크롬 c(cytochrome c)를 전자 수용체로 사용할 수도 있으며, 이전에는 EC 1.6.2.1로 분류된 바 있다.
NADH 탈수소효소는 세포 호흡의 첫 단계를 매개함으로써 해당과정(glycolysis)과 시트르산 회로(citric acid cycle, TCA 회로)에서 생성된 NADH에 저장된 에너지를 ATP로 전환하는 데 필수적인 연결 고리 역할을 한다. 따라서 이 효소는 세포 에너지 대사의 핵심 효소로 간주된다.
