在hCG的產生、分泌、代謝等過程中，其分子會發生斷裂、離解等多種變化，從而在血、尿中以多種分子形式存在。hCG及其相關分子的測定在臨床上有廣泛應用，包括：用于早期妊娠的診斷；提示異常妊娠的出現（如先兆流產、唐氏綜合癥等）；診斷和監測妊娠滋養層疾病(葡萄胎、絨癌等)；作為一種腫瘤標記物用以識別一些非妊娠性惡性瘤（如睪丸癌、胚胎細胞瘤），并監測其治療和愈后情況。
從測定hCG的免疫學方法問世就已經注意到hCG的分子可能以多種形式存在。對hCG分子結構的研究已經有30多年了，這些研究主要用于提高hCG對妊娠及其相關疾病或腫瘤的診斷與治療水平，這些疾病包括滋養層疾病與腫瘤、睪丸腫瘤和非性腺的、非胎盤的腫瘤等。1992年有人選用美國市場上10種不同廠家生產的hCG 放免測定試劑，測定了40份標本，結果顯示各標本用不同試劑測得的值均有差異，最大的相差58倍。近年采用的化學發光等諸方法測定hCG，也發現不同的試劑盒對同一標本的檢測可呈現不同的結果。原因：各標本中“hCG”的組成及其組成比例不同，各試劑對各種“hCG”的檢測特異性與敏感性不同。用各種免疫學方法檢測到的hCG實際上是一組分子結構有差異，但有相同抗原性的混合物（Mixture）。對hCG 分子結構的研究表明：以多種形式出現在生物體液中的hCG除了規則hCG (regular hCG)以外，還有下述多種變體（variants），包括：高糖基化hCG（hyperglycosylated hCG）、游離hCG β-亞基（free β-subunit）、游離hCG α-亞基（free α-subunit），以及各種不同的hCG碎片，如缺刻分子hCG (Nicked hCG)和缺刻的游離β- hCG (Nicked free β-subunit)，高糖基化游離β-hCG (hyperglycosylated free β-subunit)以及在尿中檢到的游離β-hCG核心片段（β-core fragment）等，見表：
一、規則分子的hCG
規則分子的hCG由α、β兩個亞基組成，以非共價鍵結合的方式組成,它們有大約10%的氨基酸排列順序相同并且有近似的交叉結構。α亞基和β亞基分別有5-6個二硫化合物網橋。兩個亞基相互結合,但仍能顯示出其具有的獨立性。β亞基是145個氨基酸殘基組成的糖肽，其結構獨特，決定了hCG與其它糖蛋白激素不同的生物學特性。α糖肽的氨基酸殘基上有天冬酰胺酸鏈半糖基鏈相連，在β糖肽碳末端上有絲氨酸半糖基鏈相連，糖基總量占其分子量的35%，這些糖基使hCG成為一個特殊的糖蛋白，具有8個寡聚糖基側鏈致使hCG分子有很大的異質性。規則分子的hCG具有生物學活性，即使用免疫學方法測出也用生物活性有關的每升國際單位（IU/L）表示，而下述的和hCG相關分子由于不存在生物活性多用重量（ng/ml）表示。規則分子的hCG具有以下生物學活性：
1、孕早期類似于LH(代替LH)促黃體功能。使其合成雌、孕激素直至孕 12周左右胎盤開始合成雌、孕激素。
2、促排卵。
3、1/400的TSH活性。
4、調節胎兒腎上腺產生硫酸脫氫表雄酮。
5、調節胎盤類固醇激素的合成，胎盤合體滋養細胞有hCG特異調節的腺苷酸環化酶。
6、促使睪丸間質細胞分化、肥大、增加雄激素的分泌(對無精癥則無促生精作用)。
7、非特異性的免疫抑制功能。
8、抑制垂體分泌LH、FSH。
在某種情況下，hCG的兩個亞基也會以游離或非結合形式存在。
二、游離α-hCG
α亞基呈游離狀態。α亞基的基因編碼區位于第6號染色體的長臂，表達產物含92個氨基酸殘基，分子量14.5Kda,由腺垂體和胎盤組織共同表達，與其他一些垂體激素LH、FSH、TSH的α亞基高度同源，氨基酸序列幾乎完全相同。hCG游離α亞基在血、尿中多以兩種形式存在：一是規則游離α亞基，是規則hCG的組成部分；二是大分子游離α亞基，這是一個高糖基化的α亞基，其連接的N聯糖基結構比規則α亞基更大、更為復雜。這種α亞基不能與β亞基組成規則hCG，可能是其復雜的糖基結構阻礙了與β亞基的結合。
三、游離β-hCG
β亞基呈游離狀態。hCG的β亞基的基因編碼區位于第19號染色體的長臂，其表達產物含145個氨基酸殘基。hCG的β亞基決定了hCG的特異性，它是決定整個hCG分子具有生物活性和免疫反應特異性的關鍵。盡管hCG的β亞基與LH的β亞基結構非常相似(在121個氨基酸分子中,有97個兩者是完全相同的)，但是β- hCG的特異性表現在它有豐富的絲氨酸,延伸成為具有羧基化末端(C-terminal)的縮氨酸(24個氨基酸)。這些羧基化末端的交叉結構能被特異性的抗體識別,進行免疫反應，而這種結構在LH分子中就很少，甚至一點也沒有。末端抗體用于檢測hCG就顯示出其獨特的重要性。
四、缺刻hCG等
其它能夠用于識別的hCG的結構不多(低于20%),而且缺少生物學活性。殘缺hCG，有α、β兩個鏈，但是鏈中的氨基酸殘基缺少。如在β亞基的47和48號氨基酸的位置上，有一個斷開部，氨基酸缺損。最常見的斷開部位為β鏈的47/48，有時也在43/44或44/45斷裂。由于hCG特異的抗原決定簇位于β鏈羧基末端的最后30個氨基酸，所以缺刻hCG仍有hCG的免疫反應活性，用免疫方法難以分辨出。
五、缺刻游離βhCG
hCG游離β亞基在促性腺激素β亞基缺刻酶的作用下，也有規則與缺刻之分。規則游離β亞基與組成規則hCG的β亞基相同；缺刻游離β亞基在β47-48位 (少數在 43-44、44-45位)發生斷裂。對缺刻游離β亞基還有另一種范圍更廣的定義，即包括全部或部分羧基末端（CTP）丟失的β亞基及β核心片段。其中全部CTP丟失指β93-145片段的缺失，而部分CTP丟失一般指β123-145片段的缺失。
六、游離β-hCG核心片段
β核心片段是β亞基的核心結構。它由兩個肽段組成，分別是β6-40和β55-92，兩者通過二硫鍵連接形成。β核心片段在糖基結構上與β亞基存在不同，這個片段在Asn13和Asn30上同樣連接有兩個雙向結構的N聯寡糖，但是其添加的唾液酸缺乏，半乳糖的數量也減少（研究顯示：在β核心片段約為2.3Gal/分子，而在規則β亞基是7-8 Gal/分子）；連接半乳糖的糖苷鍵與規則β亞基也可能不同，β核心片段可能是β1,3或α1,3糖苷鍵，而規則β亞基是β1,4糖苷鍵。
hCG -β亞基的主要代謝產物是β核心碎片，這種碎片僅在尿中可以檢測到，被學者冠以多種命名,其中包括尿刺激生殖腺縮氨酸(urinary gonadotropin peptide, UGP)。β核心碎片的測定可以為卵巢癌、膀胱癌和頸部癌癥的跟蹤治療提供信息幫助。
七、高糖基化hCG
高糖基化hCG與規則hCG的蛋白質骨架結構基本相同，只是高糖基化hCG在表達分泌過程中，亞基上修飾的糖基比例顯著增多，且修飾的糖基分子質量更大，結構更為復雜。
規則hCGα亞基在天冬酰氨Asn52和Asn78上連接單向和雙向結構的兩個N-聯寡糖；β亞基在Asn13,Asn30上也連接兩個N-聯寡糖，兩個N-聯寡糖可能都是雙向結構；β亞基上還有4個Ｏ-聯寡糖單位（多為3糖）連接在特有的富含脯氨酸和絲氨酸的羧基末端（CTP）區域（β122~145）。高糖基化hCG的寡糖側鏈其結構和糖基種類與規則hCG均不同，突出的是β亞基末端連接的Ｏ-聯寡糖結構。規則hCG的Ｏ-聯寡糖結構只含少量6糖（<20%），而高糖基化hCG的Ｏ-聯寡糖結構主要是6糖（48%~100%）。此外，高糖基化hCG連接的N-聯寡糖與規則hCG也有不同，N-聯寡糖在原有的糖基基礎上，還添加大分子質量的巖藻糖；而且規則hCGα、β亞基的N-聯寡糖含6.8%和14%左右的三維結構，高糖基化hCGα、β亞基的N-聯寡糖含9.8%和51%左右的三維結構。近來又發現高糖基化hCG連接的寡糖末端的唾液酸含量相對規則hCG常明顯減低。
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