Por que a β-oxidação só ocorre em presença de O2?

Porque no processo de catabolização dos ácidos graxos é produzida uma quantidade enorme de NADH+H e FADH2 que são utilizados na cadeia transportadora de eletrons para produção de ATP com o aceptor final O2. Ou seja, sem o O2 todo o processo é parado pois havera uma acumulo muito grande de NADH+H e FADH2.

Para o estudo das funções energéticas do corpo, quando dizemos produzir energia, nos referimos a produção de coenzimas como o NADH. No caso da oxidação do acil-CoA, a energia produzida será em forma de NADH e FADH2. O acil-CoA que entrou na matriz mitocondrial com o auxílio da carnitina agora terá seu carbono β oxidado. Essa via metabólica é constituída por uma série de reações que se repetem ao longo da cadeia carbônica do ácido graxo até que esse esteja totalmente oxidado. As quatro reações são:
1. Converte-se um FAD em FADH2 levando à oxidação do acil-CoA em enoil-CoA em sua forma trans, por meio da acil-CoA desidrogenase.
2. Hidrata-se a dupla ligação, produzindo a β-hidroxiacil-CoA, por meio da enoil-CoA hidratase.

3. Converte-se um NAD em NADH levando à oxidação do grupo hidroxila a carbonila, formando um β-cetoacil-CoA, por meio

4. O β-cetoacil-CoA sofre cisão com auxílio de um CoA, por meio da tiolase, formando acetil-CoA e outro acil-CoA com menos dois carbonos, que volta para o começo do ciclo.

Essa β-oxidação com produção de acetil-CoA ocorre, nos mamíferos, nas mitocôndrias, nos peroxissomos e no retículo endoplasmático.  A diferença é a função de cada organela em relação aos diferentes tamanho e ramificações dos ácidos graxos. Mitocôndrias realizam a β-oxidação de  cadeias lineares, enquanto peroxissomos realizam oxidação de cadeias ramificadas, muito longas e/ou dicarboxílicos. Algo interessante que ocorre no funcionamento da acil-CoA desidrogenase é a formação de água oxigenada a partir da redução do oxigênio. O peróxido é depois decomposto no peroxissomo por ação da catalase.

https://users.med.up.pt/~ruifonte/PDFs/PDFs_arquivados_anos_anteriores/2007-2008/2G02_oxidacao_em_beta.pdf