Полярная дифференцировка эпителиальных клеток выражена хорошо

Базальная часть клеток содержит ядро, гладкий и шероховатый эндоплазматический ретикулум. В плазмолемму встроены связанные с G–белком рецепторы ТТГ, Na⁺/I^--котранспортёр. Возможна складчатость плазмолеммы (отражает интенсивность обмена между клетками и кровеносными капиллярами — захват йода, поступление метаболитов, секреция гормонов).

Латеральная часть клеток содержит межклеточные контакты, предупреждающие просачивание коллоида.

Апикальная часть содержит выраженный комплекс Гольджи (формирование секреторных пузырьков, присоединение углеводов к тироглобулину), разные типы пузырьков [секреторные (содержат тироглобулин), окаймлённые (незрелый тироглобулин из полости фолликула поступает в клетку для рециклизации и выведения в кровоток), эндоцитозные (содержат зрелый тироглобулин для его последующей деградации в фаголизосомах)], микроворсинки (увеличение поверхности обмена между клетками и полостью фолликула). Апикальная плазмолемма содержит рецепторы N–ацетилгалактозамина (связывание незрелого тироглобулина для его интернализации путём опосредованного этими рецепторами эндоцитоза), рецепторы мегалина (из семейства рецепторов липопротеинов низкой плотности, ЛНП) (интернализация, трансцитоз и секреция в кровь тироглобулина), анионообменники семейства SAT (Sulfate-Anion Transporter) (перемещение йода из цитоплазмы клетки в полость фолликула). В связи с мембранными структурами апикальной части клеток находится тиропероксидаза.

· Тиропероксидазакатализирует окисление йодида (I^-) в присутствии перекиси водорода (I^– + H₂O₂ = I₂ + 2H₂O). Далее с участием тиропероксидазы путём йодирования тироглобулина синтезируются монойодтирозин (одна молекула йода включается в остаток тирозина) и дийодтирозин (две молекулы йода включаются в остаток тирозина), при этом связывание соседних йодированных остатков тирозина приводит к образованию T₃(монойодтирозин + дийодтирозин) и T₄ (дийодтирозин + дийодтирозин).