Beta-oksydacja to proces metaboliczny, podczas którego kwasy tłuszczowe są rozkładane na acetylo-CoA. W procesie zachodzą cztery reakcje, które powtarzają się, aż cały łańcuch kwasu tłuszczowego zostanie przekształcony w pojedyncze cząsteczki acetylo-CoA. Każda z tych cząsteczek jest następnie przetwarzana na energię. Proces ten zachodzi w mitochondriach komórki.
Cząsteczki zaangażowane w beta-oksydację obejmują łańcuch kwasu tłuszczowego i koenzym A. Koenzym A reaguje z łańcuchem kwasu tłuszczowego, tworząc tłuszczowy acylo-CoA. Łańcuch kwasów tłuszczowych jest teraz aktywowany i gotowy do przetworzenia.
Utlenianie beta jest regulowane przez malonyl-CoA. Jest to enzym, który zapobiega przedostawaniu się tłuszczowego acylo-CoA do mitochondriów. Kontrolując cząsteczki, które transportują tłuszczowy acylo-coA do mitochondriów, można zainicjować lub zatrzymać beta-oksydację. Gdy istnieje zapotrzebowanie na więcej energii, malonylo-CoA zwykle umożliwia transport tłuszczowego acylo-CoA do mitochondriów. Cząsteczka, której celem jest malonylo-CoA, nazywana jest acylotranferazą karnityny.
W pierwszej reakcji beta-oksydacji wykorzystywany jest enzym dehydrogenaza acylo-CoA. W rzeczywistości składa się z trzech enzymów osadzonych w macierzy mitochondrialnej, z których każdy ma cząsteczkę FAD. Enzymy utleniają aktywowany łańcuch kwasów tłuszczowych, podczas gdy FAD jest redukowane. Oznacza to, że cząsteczka wodoru jest przenoszona do FAD w celu wytworzenia FADH2.
Następnie zachodzi kolejna reakcja katalizowana przez enzym hydratazę enoilo-CoA. W tej reakcji woda jest dodawana do łańcucha kwasu tłuszczowego w celu wytworzenia hydroacyl-CoA. To druga reakcja beta-utleniania.
W trzeciej reakcji bierze udział enzym dehydrogenaza L-hydroksyacylo-CoA. Zawiera koenzym NAD+. Na tym etapie w wyniku utleniania hydroacylo-CoA wytwarzana jest pochodna beta-ketoacylo-CoA. Podczas tego procesu NAD+ jest przekształcany w NADH.
W ostatnim etapie tego procesu wykorzystywanym enzymem jest tiolaza. Dzieli beta-ketoacylo-CoA na cząsteczkę acetylo-CoA i łańcuch kwasu tłuszczowego, który jest zredukowany o dwa atomy węgla. Cząsteczka acetylo-CoA jest końcowym produktem utleniania beta, a pozostały łańcuch kwasu tłuszczowego ponownie przechodzi te same cztery reakcje. Proces będzie się powtarzał, aż dwa ostatnie produkty będą dwiema cząsteczkami acetylo-CoA.
W przypadku nienasyconych kwasów tłuszczowych, tj. kwasów tłuszczowych z pojedynczym wiązaniem podwójnym, beta-utlenianie zachodzi normalnie, dopóki enzymy nie osiągną podwójnego wiązania. Izomeraza Enoilo-CoA następnie przekształca podwójne wiązanie z cis w trans, a utlenianie beta trwa. Cis i trans opisują orientację wiązania podwójnego.