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ミトコンドリアでのβ酸化において、エノイルCoAへの水分子の付加によって生じるヒドロキシ化されたアシルCoA。β-ヒドロキシアシルCoAとも。脂肪酸伸長サイクルにおいて、3-ケトアシルCoAの3-ケトアシルCoAレダクターゼによる還元によって生じ、3-ヒドロキシアシルCoAデヒドラターゼによる脱水を受けてトランス-Δ2-エノイルCoAとなる。

ミトコンドリアにおけるβ酸化の最初の反応を触媒するデヒドロゲナーゼ。FADを補酵素とするフラビン酵素。アシルCoAデヒドロゲナーゼによって、アシルCoAのα位とβ位の炭素に結合している水素が1個ずつ離脱（酸化）し、アシルCoAが二重結合を得てエノイルCoA（トランス-Δ2-エノイルCoA）になると同時にこれらの水素がFADに渡されてFADH2ができる。

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