Beta-oksidacija je metabolički proces u kojem se masne kiseline razgrađuju u acetil-CoA. U procesu se odvijaju četiri reakcije, a te se reakcije ponavljaju sve dok se cijeli lanac masnih kiselina ne pretvori u pojedinačne molekule acetil-CoA. Svaka od ovih molekula se zatim obrađuje za energiju. Ovaj proces se odvija u mitohondrijima stanice.
Molekule uključene u beta-oksidaciju uključuju lanac masnih kiselina i koenzim A. Koenzim A reagira s lancem masnih kiselina kako bi proizveo masni acil-CoA. Lanac masnih kiselina je sada aktiviran i spreman za obradu.
Beta oksidaciju regulira malonil-CoA. Ovo je enzim koji sprječava ulazak masnog acil-CoA u mitohondrije. Kontroliranjem molekula koje transportiraju masni acil-coA u mitohondrije, beta oksidacija se može pokrenuti ili zaustaviti. Kada postoji potreba za više energije, malonil-CoA obično će omogućiti transport masnog acil-CoA u mitohondrije. Molekula koju malonil-CoA cilja zove se karnitin aciltranferaza.
Prva reakcija beta-oksidacije koristi enzim acil-CoA dehidrogenazu. To se zapravo sastoji od tri enzima koji su ugrađeni u mitohondrijsku matricu i svaki ima FAD molekulu. Enzimi oksidiraju aktivirani lanac masnih kiselina, dok se FAD smanjuje. To znači da se molekula vodika prenosi u FAD kako bi se proizveo FADH2.
Nakon toga, odvija se još jedna reakcija koju katalizira enzim enoil-CoA hidrataza. U ovoj reakciji, voda se dodaje u lanac masnih kiselina kako bi se proizveo hidroacil-CoA. Ovo je druga reakcija beta-oksidacije.
Treća reakcija uključuje enzim L-hidroksiacil-CoA dehidrogenazu. Sadrži NAD+ koenzim. U ovom koraku, beta-ketoacil-CoA derivat se proizvodi oksidacijom hidroacil-CoA. Tijekom procesa, NAD+ se pretvara u NADH.
U posljednjem koraku ovog procesa, tiolaza je enzim koji se koristi. Reže beta-ketoacil-CoA na molekulu acetil-CoA i lanac masnih kiselina koji je reduciran za dva ugljika. Molekula acetil-CoA je konačni proizvod beta oksidacije, a preostali lanac masnih kiselina ponovno prolazi kroz iste četiri reakcije. Proces će se ponavljati dok posljednja dva proizvoda ne budu dvije molekule acetil-CoA.
Za nezasićene masne kiseline, tj. masne kiseline s jednostrukom dvostrukom vezom, beta oksidacija se odvija normalno sve dok enzimi ne dostignu dvostruku vezu. Enoil-CoA izomeraza zatim pretvara dvostruku vezu iz cis u trans, a beta oksidacija se nastavlja. Cis i trans opisuju orijentaciju dvostruke veze.