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  2 + 2 I + HO ⇒ 2 + 2 HO  在此反應中,碘離子被氧化成為碘自由基,其立即與酪氨酸發生加成反應,合成一碘代中間體。  2 + 2 I + HO ⇒ 2 + 2 HO  第二個碘元素以類似的方式,立即與中間體3-碘代酪氨酸發生反應,合成二碘代產物。

  無機碘元素主要以碘離子I形式進入人體。碘離子通過基底部的Na/I順式轉運體(Na/I Symporter,亦稱碘泵),進入甲狀腺濾泡細胞。隨後碘離子通過Cl/I轉運體(pendrin)跨頂膜輸送至濾泡膠質。碘離子在這裡被甲狀腺過氧化物酶催化,氧化成為元素碘(I)或碘正離子(I)。碘的有機化過程,即碘與甲狀腺球蛋白反應合成甲狀腺激素的過程是非特異性的。這意味著反應中間體不與甲狀腺過氧化物酶結合,但是碘化過程中所需的活性碘物質是介由甲狀腺過氧化物酶催化產生並釋放的。甲狀腺過氧化物酶催化的化學反應發生於細胞頂膜外表面,並以過氧化氫作為另一底物。

  促甲狀腺激素(TSH)可以上調"TPO"基因的表達,進而提升甲狀腺過氧化物酶的量。  硫代醯胺類藥物可以抑制甲狀腺過氧化物酶,例如丙硫氧嘧啶(propylthiouracil)及甲巰咪唑(methimazole)。實驗室研究未能攝取足夠量碘的小鼠,發現染料木黃酮(genistein)亦有抑制作用。

  甲狀腺自體免疫疾病中,甲狀腺過氧化物酶是一個常見的表位,它相對應的抗體稱為抗甲狀腺過氧化物酶抗體(anti-TPO antibodies)。其亦常與慢性甲狀腺炎,或稱橋本病(Hashimoto's thyroiditis)相關。因為有抗體的表達,可應用抗體效價滴度的方法對患者進行病情監測。
甲狀腺過氧化物酶(Thyroid peroxidase或thyroperoxidase,簡稱TPO)是一種主要在甲狀腺中表達的酶。它可以催化碘離子與甲狀腺球蛋白酪氨酸殘基的加成反應,以此合成甲狀腺素(thyroxine,縮寫為T)或三碘甲腺原氨酸(縮寫為T)等甲狀腺激素人類的"TPO"基因編碼甲狀腺過氧化物酶。。