病毒呈杆狀或絲狀。殼似中空柱，衣殼粒與核酸呈螺旋對稱排列。電子顯微鏡下可見其螺旋結構，內含核酸。如煙草花葉病毒的衣殼粒螺旋排列呈杆狀，RNA位於衣殼內螺旋狀溝中。病毒粒子全長300nm，直徑15nm，由2130個衣殼粒組成130個螺旋。每一圈螺旋有16⅓個衣殼粒，每49個衣殼粒組成三圈螺旋，螺距2.3nm。RNA螺旋的直徑為8nm，整個結構中心是一個直徑為4nm的開放孔洞，。每個衣殼粒的分子質量為17400Da，RNA的分子質量為2.06×106Da。整個病毒粒子的分子質量用物理化學方法測得(39~40)×106Da。已知RNA占5%~6%，所以蛋白質衣殼的分子質量為(37~38)×106Da，2130個衣殼粒中的每一個的分子質量為 17300±800Da。
用堿或去垢劑可使煙草花葉病毒粒子降解成蛋白質和核酸兩部分。在適宜的溫度和離子強度下，這些因降解而產生的衣殼粒又可自發地重新組裝成棒狀的衣殼，與完整的病毒粒子衣殼無法區別，但由於不含核酸，因此無感染能力。如果衣殼粒重新裝配時有核酸存在，則能引起煙草花葉病。
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