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甲状腺激素的贮存有两个特点：一是贮存于细胞外(腺泡腔)；其二是贮量较大，一般可供机体2～3个月之需，因此使用抗甲状腺药物时，用药时间需要较长才能奏效。当甲状腺受到适宜的刺激后，腺细胞即活跃起来，伸出伪足，将含有四种酪氨酸残基的甲状球蛋白的胶质小滴，通过吞饮作用，吞饮入腺细胞内，吞入的甲状球蛋白随即与溶酶体融合而形成吞噬体，并在溶酶体蛋白水解酶的作用下，把四种酪氨酸逐步经水解作用而解脱下来，但只有T4与T3可抗拒脱碘酶作用，其分子又小，可进入血液，血中的甲状腺激素即是T4与T3。甲状球蛋白分子上的T4数量远远超过T3，因此，甲状腺分泌的激素主要是T4，约占总量的90%；T3分泌量较少，但T3的生物活性较T4约大4倍。
T4与T3释放入血液后，以两种形式在血液中运输，是与血液中蛋白质结合，一种则成游离状态，两者之间可互相转变，以维持动态平衡，能进入机体多种细胞发挥生理效应和对下丘脑-垂体起反馈作用的是游离甲状腺素。T3主要以游离型存在，而其生物活性较强，尽管由甲状腺释放的量少，其作用不容忽视。
结合型的T3加上游离型的T3称为总T3 (简称TT3)，结合型的T4加上游离型的T4 称为总T34(简称为TT4)。我国医院用放射免疫测定的T3、T4是指TT3和TT4。总之，游离型的T3、T4是具有活性的激素，可以迅速进入相应的组织细胞发挥其作用，结合形式的T3、T4暂时不具备活性，只是一种激素的储备形式，只有当代谢需要时，结合形式的T3、T4可以从载体蛋白分离出来，转变成游离形式的T3、T4，继而才能迅速发挥其作用。
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