甲状腺激素是由甲状腺滤泡细胞合成并分泌的。甲状腺激素是一种含碘的酪氨酸衍生物。碘是甲状腺激素的重要原料。因此，碘的代谢甲状腺的关系极为密切。
人体碘的来源主要包括四个方面：
1、随着食物和水摄入。
2、体内甲状腺激素等含碘物质代谢中释放出来的碘。
3、随着药物、造影剂等摄入体内。
4、某些特殊情况下经皮肤、肺进入体内。一般情况下碘的摄入以食物和饮水摄入为主。正常成人每天碘的需要量约为100-150微克。进入体内的碘以无机碘化物、元素碘或有机碘结合物三种形式存在。
甲状腺可以分泌具有两种活性的甲状腺激素，即四碘甲腺原氨酸（T4，或称甲状腺素）和三碘甲腺原氨酸（T3）。在正常人分泌的甲状腺激素中，T4占绝大部分，T3的含量很少，但T3的活性比T4大3-5倍。T4在外周组织中可以转变为T3，这是血液中T3的主要来源。
甲状腺激素的合成主要包括以下几个步骤：
1、从血浆中摄取碘。甲状腺具有强大的摄碘能力，该功能有甲状腺滤泡细胞膜上的碘泵完成。
2、碘的氧化和有机化。进入细胞内的碘离子经过氧化酶的催化被氧化为活性碘。后者在碘化酶的作用下，与甲状腺球蛋白（甲状腺滤泡细胞合成的一种糖蛋白）分子中的酪氨酸残基结合，生成碘化酪氨酸。碘化酪氨酸有两种，分别称为一碘酪氨酸和二碘酪氨酸。
3、碘甲腺原氨酸的合成。在甲状腺球蛋白分子中，一个分子的一碘酪氨酸和一个分子的二碘酪氨酸缩合而形成三碘甲腺原氨酸残基；两个分子的二碘酪氨酸缩合则形成四碘甲腺原氨酸残基。
甲状腺是人体内分泌腺中唯一能将合成的激素储存在细胞外的腺体。被碘化的甲状腺球蛋白从滤泡细胞顶端排入滤泡腔，构成滤泡内胶质的主要成分，这就是甲状腺激素的储存形式。甲状腺激素的储存量较大，一般可以供人体几个月的需要，这使得人体可以在饮食碘变化很大的情况下维持血液中的甲状腺激素浓度。
