Η βήτα-οξείδωση είναι μια μεταβολική διαδικασία κατά την οποία τα λιπαρά οξέα διασπώνται σε ακετυλο-CoA. Υπάρχουν τέσσερις αντιδράσεις στη διαδικασία και αυτές οι αντιδράσεις επαναλαμβάνονται έως ότου ολόκληρη η αλυσίδα λιπαρών οξέων μετατραπεί σε μεμονωμένα μόρια ακετυλο-CoA. Κάθε ένα από αυτά τα μόρια στη συνέχεια υποβάλλεται σε επεξεργασία για ενέργεια. Αυτή η διαδικασία συμβαίνει στα μιτοχόνδρια του κυττάρου.
Τα μόρια που εμπλέκονται στη βήτα-οξείδωση περιλαμβάνουν την αλυσίδα των λιπαρών οξέων και το συνένζυμο Α. Το συνένζυμο Α αντιδρά με την αλυσίδα των λιπαρών οξέων για να παράγει λιπαρό ακυλο-CoA. Η αλυσίδα των λιπαρών οξέων είναι πλέον ενεργοποιημένη και έτοιμη για επεξεργασία.
Η βήτα οξείδωση ρυθμίζεται από το malonyl-CoA. Αυτό είναι ένα ένζυμο που εμποδίζει το λιπαρό ακυλο-CoA να εισέλθει στα μιτοχόνδρια. Με τον έλεγχο των μορίων που μεταφέρουν το λιπαρό ακυλο-coA στα μιτοχόνδρια, μπορεί να ξεκινήσει ή να σταματήσει η βήτα οξείδωση. Όταν υπάρχει ανάγκη για περισσότερη ενέργεια, το malonyl-CoA συνήθως θα επιτρέψει το λιπαρό ακυλο-CoA να μεταφερθεί στα μιτοχόνδρια. Το μόριο που στοχεύει το malonyl-CoA ονομάζεται ακυλτρανφεράση καρνιτίνης.
Η πρώτη αντίδραση βήτα-οξείδωσης χρησιμοποιεί το ένζυμο αφυδρογονάση ακυλο-CoA. Αυτό στην πραγματικότητα αποτελείται από τρία ένζυμα που είναι ενσωματωμένα στη μιτοχονδριακή μήτρα και το καθένα έχει ένα μόριο FAD. Τα ένζυμα οξειδώνουν την αλυσίδα των ενεργοποιημένων λιπαρών οξέων, ενώ το FAD μειώνεται. Αυτό σημαίνει ότι ένα μόριο υδρογόνου μεταφέρεται στο FAD για να παραχθεί FADH2.
Στη συνέχεια, λαμβάνει χώρα μια άλλη αντίδραση που καταλύεται από το ένζυμο ενοϋλο-CoA υδρτάση. Σε αυτή την αντίδραση, προστίθεται νερό στην αλυσίδα των λιπαρών οξέων για την παραγωγή υδροακυλο-CoA. Αυτή είναι η δεύτερη αντίδραση βήτα-οξείδωσης.
Η τρίτη αντίδραση περιλαμβάνει το ένζυμο L-hydroxyacyl-CoA αφυδρογονάση. Περιέχει το συνένζυμο NAD+. Σε αυτό το βήμα, ένα παράγωγο βήτα-κετοακυλο-CoA παράγεται από την οξείδωση του υδροακυλο-CoA. Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας, το NAD+ μετατρέπεται σε NADH.
Στο τελευταίο στάδιο αυτής της διαδικασίας, η θειολάση είναι το ένζυμο που χρησιμοποιείται. Κόβει το βήτα-κετοακυλο-CoA σε ένα μόριο ακετυλο-CoA και μια αλυσίδα λιπαρού οξέος που μειώνεται κατά δύο άνθρακες. Το μόριο ακετυλο-CoA είναι το τελικό προϊόν της βήτα οξείδωσης και η υπόλοιπη αλυσίδα λιπαρών οξέων υφίσταται ξανά τις ίδιες τέσσερις αντιδράσεις. Η διαδικασία θα επαναληφθεί έως ότου τα δύο τελευταία προϊόντα είναι δύο μόρια ακετυλο-CoA.
Για τα ακόρεστα λιπαρά οξέα, δηλαδή τα λιπαρά οξέα με έναν απλό διπλό δεσμό, η βήτα οξείδωση συμβαίνει κανονικά έως ότου τα ένζυμα φτάσουν στον διπλό δεσμό. Στη συνέχεια, η ισομεράση Enoyl-CoA μετατρέπει τον διπλό δεσμό από cis σε trans και η βήτα οξείδωση συνεχίζεται. Τα Cis και trans περιγράφουν τον προσανατολισμό του διπλού δεσμού.