La tireoglobulina (Tg) è una 6,6 kDa, proteina dimerica prodotta dalle cellule follicolari della tiroide e utilizzata interamente nella ghiandola tiroidea. La tiroxina viene prodotta collegando gli atomi di iodio alle strutture ad anello dei residui di tirosina di questa proteina; la tiroxina (T4) contiene quattro atomi di iodio, mentre la triiodotironina (T3), altrimenti identica a T4, ha un atomo di iodio in meno per molecola. La proteina della tireoglobulina rappresenta circa la metà del contenuto proteico della ghiandola tiroidea. . Ciascuna molecola di tireoglobulina contiene circa 100-120 residui di tirosina, un piccolo numero dei quali (<20) sono soggetti a iodurazione catalizzata dalla tireoperossidasi. Lo stesso enzima catalizza quindi "l'accoppiamento" di una tirosina modificata con un'altra, attraverso una reazione mediata dai radicali liberi, e quando queste molecole iodurate vengono rilasciate dall'idrolisi della proteina, T3 e T4 sono il risultato. Pertanto, ciascuna molecola di proteina tireoglobulina alla fine produce quantità molto piccole di ormone tiroideo (osservate sperimentalmente nell'ordine di 5-6 molecole di T4 o T3 per molecola originale di tireoglobulina).