脂醯CoA（脂醯輔酶A）進入線粒體：催化脂肪酸β-氧化的酶系線上粒體基質中，但長鏈脂醯CoA不能自由透過線粒體內膜，要進入線粒體基質就需要載體轉運，這一載體就是肉毒鹼（carnitine），即3－羥－4－三甲氨基丁酸。　　長鏈脂肪醯CoA和肉毒鹼反應，生成輔酶A和脂醯肉毒鹼，脂肪醯基與肉毒鹼的3，羥基透過酯鍵相連線。　　催化此反應的酶為肉毒鹼脂醯轉移酶（carnitine acyl transferase）。線粒體內膜的內外兩側均有此酶，系同工酶，分別稱為肉毒鹼脂醯轉移酶I和肉毒鹼脂醯轉移酶Ⅱ。酶Ⅰ使胞漿的脂醯CoA轉化為輔酶A和脂肪醯肉毒鹼，後者進入線粒體內膜。位於線粒體內膜內側的酶Ⅱ又使脂肪醯肉毒鹼轉化成肉毒鹼和脂醯CoA，肉毒鹼重新發揮其載體功能，脂醯CoA則進入線粒體基質，成為脂肪酸β-氧化酶系的底物。　　長鏈脂醯CoA進入線粒體的速度受到肉毒鹼脂醯轉移酶Ⅰ和酶Ⅱ的調節，酶Ⅰ受丙二醯CoA抑制，酶Ⅱ受胰島素抑制。丙二醯CoA是合成脂肪酸的原料，胰島素透過誘導乙醯CoA羧化酶的合成使丙二醯CoA濃度增加，進而抑制酶Ⅰ。可以看出胰島素對肉毒鹼脂醯轉移酶Ⅰ和酶Ⅱ有間接或直接抑制作用。飢餓或禁食時胰島素分泌減少，肉毒鹼脂醯轉移酶Ⅰ和酶Ⅱ活性增高，轉移的長鏈脂肪酸進入線粒體氧化供能。